JP6975419B2 - Separator, coal ash manufacturing method, and coal ash cleaning system - Google Patents
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Description
本発明は、石炭灰と未燃炭素の分離装置、石炭灰の製造方法、および石炭灰の洗浄システムに関する。 The present invention relates to a separation device for coal ash and unburned carbon, a method for producing coal ash, and a coal ash cleaning system.
石炭灰は、石炭火力発電所において毎年1000万トン近く発生する産業廃棄物であり、このような石炭灰を廃棄することは、多大な国家的損失であることから、その再利用方法が検討されている。 Coal ash is an industrial waste generated in coal-fired power plants by nearly 10 million tons every year, and it is a great national loss to dispose of such coal ash. ing.
一方、コンクリートの製造においては、その強度を高めるために、微粒子材料を生コンクリートに混和させるという手法が用いられていた。生コンクリートの細骨材として、従来は川砂が用いられていたが、近年、採取可能な川砂の量が減少してきたため、生コンクリートの細骨材として海砂が用いられている。しかし、海砂を大量に採取すると、海岸の景観が損なわれるだけでなく、周辺海域の生態系に深刻な悪影響を及ぼしてしまう。そのため、近年では、川砂や海砂の代わりに、生コンクリートの細骨材に用いることのできる微粒子材料が望まれていた。 On the other hand, in the production of concrete, a method of mixing fine particle material with ready-mixed concrete has been used in order to increase its strength. Conventionally, river sand has been used as a fine aggregate for ready-mixed concrete, but since the amount of river sand that can be collected has decreased in recent years, sea sand has been used as a fine aggregate for ready-mixed concrete. However, collecting large amounts of sea sand not only spoils the coastal landscape, but also has a serious adverse effect on the ecosystem of the surrounding sea area. Therefore, in recent years, a fine particle material that can be used as a fine aggregate of ready-mixed concrete has been desired instead of river sand and sea sand.
上記のような背景から、生コンクリートの細骨材に有用な微粒子材料として、石炭灰が考えられている。毎年大量に発生する石炭灰を生コンクリートの細骨材に用いることができれば、川砂や海砂を大量に浪費することなく、コンクリートの強度を高められるとともに、石炭火力発電所において発生する大量の石炭灰を有効に再利用することが可能となる。 From the above background, coal ash is considered as a fine particle material useful for fine aggregate of ready-mixed concrete. If a large amount of coal ash generated every year can be used for the fine aggregate of ready-mixed concrete, the strength of the concrete can be increased without wasting a large amount of river sand and sea sand, and a large amount of coal generated at a coal-fired power plant can be used. The ash can be effectively reused.
しかし、石炭火力発電所で燃料として燃やされた石炭から生じる石炭灰には未燃炭素が残留して含まれており、この未燃炭素が原因となって、石炭灰を生コンクリートの細骨材として用いることが困難になっているという問題があった。 However, unburned carbon remains in the coal ash produced from coal burned as fuel in a coal-fired power plant, and this unburned carbon causes the coal ash to be a fine aggregate of ready-mixed concrete. There was a problem that it became difficult to use as.
顕微鏡写真等で石炭灰の表面を観察すると、ケイ素やアルミニウムから構成される微小な球状のガラス質や結晶質などを包み込んだ固形状の未燃炭素が多数存在し、未燃炭素の表面には微細な凹凸や細孔が形成されていることが分かった。そのため、生コンクリートに石炭灰を混和すると、未燃炭素が混和剤を吸着して混和剤の働きを阻害することから、フレッシュコンクリートの流動性や空気量の制御が困難になるという問題があった。また、所定の流動性や空気量を得るためには混和剤の配合量を増加する必要があるため、コンクリートの製造コストが上昇するという問題点もあった。 When observing the surface of coal ash with a micrograph, etc., there are many solid unburned carbons that enclose minute spherical glassy or crystalline material composed of silicon or aluminum, and on the surface of the unburned carbons, there are many. It was found that fine irregularities and pores were formed. Therefore, when coal ash is mixed with ready-mixed concrete, unburned carbon adsorbs the admixture and hinders the action of the admixture, which makes it difficult to control the fluidity and air content of fresh concrete. .. Further, since it is necessary to increase the blending amount of the admixture in order to obtain a predetermined fluidity and air amount, there is also a problem that the manufacturing cost of concrete increases.
したがって、未燃炭素の残留量を低減させた石炭灰を製造するための方法が必要とされている。そのような方法として、浮遊選鉱法によって石炭灰を洗浄して未燃炭素を低減させることが行われている(例えば、特許文献1および2参照)。
Therefore, there is a need for a method for producing coal ash with a reduced residual amount of unburned carbon. As such a method, coal ash is washed to reduce unburned carbon by a flotation method (see, for example,
特許文献1には、被処理液を、処理槽本体上部の循環液出口から取り出して、処理槽本体下部の循環液入口より帰還させ、かつ、処理槽本体下部へ気泡を注入し、被処理液を処理槽本体の内周面に沿って流入させることで、処理槽本体内の被処理液に渦流を生じさせ、かつ、気泡を被処理液に分散させて不純物に付着させ、気泡付着不純物を浮遊させる方法が記載されている。
In
また、特許文献2には、洗浄後の未燃炭素の量をさらに低減するために、未燃炭素を含む石炭灰と灯油を含む水溶液を練り混ぜる工程を追加し、さらに超音波を印加することにより、洗浄後の石炭灰に含まれる未燃炭素の量を1質量%以下に低減する方法が記載されている。
Further, in
しかし、特許文献1に記載された方法では、洗浄後の石炭灰に残存する未燃炭素の量は1質量%強程度であり、未燃炭素の量が1質量%以下の石炭灰を製造することは困難であった。
However, in the method described in
また、特許文献1に記載された分離装置では、循環液の流量が少ないと旋回流が生じにくくなり、分離槽の底に石炭灰が堆積して、未燃炭素の残留量を低減させにくくなるという問題があった。一方、石炭灰を堆積させないように、循環液出口から供給する循環液の流量を大きくすると、分離されて浮上していた未燃炭素が循環液入口から吸いこまれて撹拌され、未燃炭素が微細化されたり、循環ポンプが劣化したり、大きな粒子の石炭灰も分離槽の上部へ浮上して、未燃炭素と一緒に除去されてしまったりする問題があった。
Further, in the separation device described in
さらに、特許文献2に記載された方法では、装置の規模が特許文献1に記載された方法の2倍程度増加してしまうという問題があった。また、特許文献2に記載された方法では、大型の超音波振動素子を練り混ぜ装置に付属する必要があるため、設備が複雑になってしまうという問題もあった。
Further, the method described in
加えて、特許文献2に記載された装置では、小さな実験室規模であれば、設置場所や超音波発振器の作動は問題にならないが、工業的な規模までスケールアップすると、設置場所や超音波の利用の可否が問題となってしまう。また、装置の価格ならびにメンテナンスコストおよびランニングコストが、特許文献1に記載された装置を用いる場合よりも2倍程度増加してしまうという問題もあった。
In addition, in the device described in
すなわち、従来技術では、複雑な設備を用いたり、高コストとなる洗浄方法を用いたりすれば、石炭灰の未燃炭素を除去することはできたものの、簡易な設備や低い洗浄コストで石炭灰の未燃炭素を低減できないという問題があった。 That is, in the prior art, unburned carbon of coal ash could be removed by using complicated equipment or using a high-cost cleaning method, but coal ash with simple equipment and low cleaning cost. There was a problem that unburned carbon could not be reduced.
本発明は上記課題を解決するものである。すなわち、本発明は、未燃炭素を微細化せずに、未燃炭素の除去率を高めるとともに、水を供給するポンプの劣化を抑え、短時間で未燃炭素を除去して省エネルギー化を実現できる分離装置を提供することを目的とする。また、本発明は、従来よりも簡易な設備と低い洗浄コストで石炭灰の未燃炭素を低減できる石炭灰の製造方法および洗浄システムを提供することも目的とする。 The present invention solves the above problems. That is, the present invention realizes energy saving by increasing the removal rate of unburned carbon without miniaturizing the unburned carbon, suppressing deterioration of the pump that supplies water, and removing unburned carbon in a short time. It is an object of the present invention to provide a separation device capable of providing a capable separation device. It is also an object of the present invention to provide a method for producing coal ash and a cleaning system capable of reducing unburned carbon in coal ash with simpler equipment and lower cleaning cost than before.
上記課題は、以下の[1]〜[10]の手段によって解決できる。 The above problem can be solved by the following means [1] to [10].
[1]未燃炭素を含む石炭灰を未燃炭素と石炭灰とに分離する分離槽と、
分離槽の下部に設けられた水供給口から分離槽内に新たな水を供給する水供給手段と、
分離槽の下部から分離槽内に気泡を供給する気泡供給手段とを備え、
分離槽が、水供給口の高さより高い位置から石炭灰を供給可能な態様に構成されている、分離装置。
[1] A separation tank that separates coal ash containing unburned carbon into unburned carbon and coal ash.
A water supply means for supplying new water into the separation tank from the water supply port provided at the bottom of the separation tank,
It is equipped with a bubble supply means that supplies bubbles into the separation tank from the bottom of the separation tank.
A separation device in which the separation tank is configured so that coal ash can be supplied from a position higher than the height of the water supply port.
[2]分離槽の下部が、下方に向けて窄んだ側部を構成し、
水供給口が上記側部に設けられ、
水供給手段の水供給口近傍が、上記側部の内壁に沿って水を供給可能な向きに設けられている、[1]に記載の分離装置。
[2] The lower part of the separation tank constitutes a side portion that is narrowed downward.
A water supply port is provided on the above side,
The separation device according to [1], wherein the vicinity of the water supply port of the water supply means is provided in a direction in which water can be supplied along the inner wall of the side portion.
[3]気泡供給手段が、水供給口から気泡を供給可能な態様に構成されている、[1]または[2]に記載の分離装置。 [3] The separation device according to [1] or [2], wherein the bubble supply means is configured to supply bubbles from a water supply port.
[4]水供給口の高さより高い位置から石炭灰を供給可能な石炭灰供給手段を備え、
石炭灰供給手段が、石炭灰と水とを含む石炭灰スラリーとして、石炭灰を供給するものであり、最終的に分離槽に投入される石炭灰スラリーと水の合計の容積X(L)に対して、石炭灰供給手段によって供給される石炭灰スラリーの流量を、X×9/100〜X×55/100(L/min)に調節する手段を備える、[1]〜[3]のいずれかに記載の分離装置。
[4] A coal ash supply means capable of supplying coal ash from a position higher than the height of the water supply port is provided.
The coal ash supply means supplies coal ash as a coal ash slurry containing coal ash and water, and finally to the total volume X (L) of the coal ash slurry and water to be charged into the separation tank. On the other hand, any of [1] to [3], which comprises means for adjusting the flow rate of the coal ash slurry supplied by the coal ash supply means to X × 9/100 to X × 55/100 (L / min). Separation device described in coal.
[5]分離槽の下部に設けられた水供給口から分離槽内に新たな水を供給する水供給工程と、
分離槽の下部から分離槽内に気泡を供給する気泡供給工程と、
分離槽内に所定量の水および気泡が供給されている状態で、水供給口の高さより高い位置から石炭灰を分離槽内に供給する石炭灰供給工程とを有し、
分離槽内において、気泡と未燃炭素との接触により、石炭灰に含まれる未燃炭素を石炭灰と未燃炭素とに分離して、未燃炭素の残留量が低減された石炭灰を製造する、石炭灰の製造方法。
[5] A water supply process for supplying new water into the separation tank from a water supply port provided at the bottom of the separation tank, and
The bubble supply process that supplies bubbles into the separation tank from the bottom of the separation tank,
It has a coal ash supply process in which coal ash is supplied into the separation tank from a position higher than the height of the water supply port in a state where a predetermined amount of water and air bubbles are supplied into the separation tank.
In the separation tank, the unburned carbon contained in the coal ash is separated into the coal ash and the unburned carbon by the contact between the bubbles and the unburned carbon, and the residual amount of the unburned carbon is reduced to produce the coal ash. How to make coal ash.
[6]未燃炭素を含む石炭灰と、水と、油0.15〜10質量%とを含み、固形分の濃度を65〜90質量%とした混合物を撹拌する工程(A)を有し、
工程(A)で得られた混合物に、さらに水を加えて石炭灰スラリーとする工程(B1)を有し、
工程(B1)で得られた石炭灰スラリーを、水および気泡が供給されている分離槽に投入して、水と石炭灰とを含む重層と、油を吸着した未燃炭素を含む軽層とに分離する工程(B2)を有する、[5]に記載の石炭灰の製造方法。
[6] It has a step (A) of stirring a mixture containing coal ash containing unburned carbon, water, and oil 0.15 to 10% by mass and having a solid content concentration of 65 to 90% by mass. ,
It has a step (B1) of further adding water to the mixture obtained in the step (A) to form a coal ash slurry.
The coal ash slurry obtained in the step (B1) is put into a separation tank to which water and air bubbles are supplied to form a layer containing water and coal ash and a light layer containing unburned carbon adsorbed with oil. The method for producing coal ash according to [5], which comprises the step (B2) of separating into.
[7]混合物が、水5〜30質量%を含有する、[6]に記載の石炭灰の製造方法。 [7] The method for producing coal ash according to [6], wherein the mixture contains 5 to 30% by mass of water.
[8]混合物が、油0.2〜10質量%を含有する、[6]または[7]に記載の石炭灰の製造方法。 [8] The method for producing coal ash according to [6] or [7], wherein the mixture contains 0.2 to 10% by mass of oil.
[9]混合物に用いる水と油を、未燃炭素を含む石炭灰と混合する前に、あらかじめ撹拌して乳化させる乳化工程を有する、[6]〜[8]のいずれかに記載の石炭灰の製造方法。 [9] The coal ash according to any one of [6] to [8], which comprises an emulsification step of pre-stirring and emulsifying the water and oil used in the mixture before mixing with the coal ash containing unburned carbon. Manufacturing method.
[10]未燃炭素を含む石炭灰と、水と油とを含み、固形分の濃度を65〜90質量%とした混合物を撹拌する石炭灰撹拌装置と、
撹拌された混合物にさらに水を加えて、石炭灰スラリーを形成させるスラリー化容器と、
石炭灰スラリーを、水および気泡が供給されている分離槽に投入して、水と石炭灰とを含む重層と、油を吸着した未燃炭素を含む軽層とに分離する分離装置とを有する、石炭灰の洗浄システム。
[10] A coal ash agitator that agitates a mixture containing unburned carbon-containing coal ash, water and oil, and having a solid content concentration of 65 to 90% by mass.
A slurry container for further adding water to the stirred mixture to form a coal ash slurry,
The coal ash slurry is put into a separation tank to which water and air bubbles are supplied, and has a separation device for separating a layer containing water and coal ash and a light layer containing unburned carbon adsorbed with oil. , Coal ash cleaning system.
本発明の分離装置によれば、未燃炭素を微細化せずに、未燃炭素の除去率を高めるとともに、水を供給するポンプの劣化を抑え、短時間で未燃炭素を除去して省エネルギー化を実現できる。また、本発明の石炭灰の製造方法または洗浄システムによれば、従来よりも簡易な設備と低い洗浄コストで石炭灰の未燃炭素を低減できる。 According to the separation device of the present invention, the removal rate of unburned carbon is increased without miniaturizing the unburned carbon, the deterioration of the pump for supplying water is suppressed, and the unburned carbon is removed in a short time to save energy. Can be realized. Further, according to the method for producing coal ash or the cleaning system of the present invention, unburned carbon of coal ash can be reduced with simpler equipment and lower cleaning cost than before.
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
本実施の形態に係る未燃炭素の残留量を低減させた石炭灰(フライアッシュを含む)の製造方法の工程は、工程(A)と工程(B)とに大きく分けることができる。工程(A)は、未燃炭素を含む石炭灰に水と油とを含ませて、固形分の濃度を好適に調整した上で、得られた混合物を撹拌する工程である。工程(B)は、前記混合物にさらに水を加えた内容物とし、水と石炭灰とを含む重層と、油を吸着した未燃炭素を含む軽層とに分離する工程である。 The process of the method for producing coal ash (including fly ash) in which the residual amount of unburned carbon according to the present embodiment is reduced can be roughly divided into a step (A) and a step (B). The step (A) is a step of impregnating coal ash containing unburned carbon with water and oil to appropriately adjust the concentration of solid content, and then stirring the obtained mixture. The step (B) is a step of adding water to the mixture to prepare the content, and separating the mixture into a layer containing water and coal ash and a light layer containing unburned carbon adsorbed with oil.
石炭灰の洗浄工程を、石炭灰と油分(灯油や食用油など)を撹拌する工程(A)と、石炭灰と未燃炭素を分離する工程(B)とに分けることにより、それぞれの工程で撹拌機能と分離機能とが高い効率で発揮される。そのため、未燃炭素の除去効率が大きく改善され、大量かつ高精度に、より純度の高い石炭灰を製造することが可能となる。 By dividing the coal ash cleaning step into a step of stirring the coal ash and oil (kerosene, edible oil, etc.) (A) and a step of separating the coal ash and unburned carbon (B), each step The stirring function and the separation function are exhibited with high efficiency. Therefore, the efficiency of removing unburned carbon is greatly improved, and it becomes possible to produce coal ash with higher purity in a large amount and with high accuracy.
なお、石炭灰の洗浄工程を2つに分けても、洗浄設備の建設費が嵩むことはなく、むしろ洗浄設備の建設費の低減に貢献できる。従来のように大型の浮遊選鉱装置などは必要とせずに実現できる洗浄工程であるからである。すなわち、工程(A)と工程(B)を用いる手法により、洗浄設備の簡易化と洗浄コストの低価格化を実現しやすくなる。 Even if the coal ash cleaning process is divided into two, the construction cost of the cleaning equipment does not increase, but rather it can contribute to the reduction of the construction cost of the cleaning equipment. This is because it is a cleaning process that can be realized without the need for a large flotation device as in the past. That is, the method using the process (A) and the process (B) facilitates simplification of the cleaning equipment and reduction of the cleaning cost.
さらに、工程(B)は、工程(B1)と工程(B2)とに分けることができる。工程(B1)は、工程(A)で得られた混合物に、さらに水を加えて石炭灰スラリーとする工程である。工程(B2)は、工程(B1)で得られた石炭灰スラリーを、水および気泡が供給されている分離槽に投入して、水と石炭灰とを含む重層と、油を吸着した未燃炭素を含む軽層とに分離する工程である。工程(B2)の前に、工程(B1)を行うことにより、石炭灰が分離槽内に分散しやすくなる。 Further, the step (B) can be divided into a step (B1) and a step (B2). The step (B1) is a step of further adding water to the mixture obtained in the step (A) to form a coal ash slurry. In the step (B2), the coal ash slurry obtained in the step (B1) is put into a separation tank to which water and bubbles are supplied, and an unburned layer containing water and coal ash and oil are adsorbed. This is a process of separating into a light layer containing carbon. By performing the step (B1) before the step (B2), the coal ash is easily dispersed in the separation tank.
本発明の分離装置は、工程(B2)において用いることができるものである。 The separation device of the present invention can be used in the step (B2).
(分離装置の構成)
図1に記載の分離装置1は、分離槽2、水供給手段3、マイクロバブルジェネレーター4、および石炭灰供給手段5などを備える。また、図2は、図1の分離装置を上面から見た図である。分離槽2には、水供給手段3が接続されており、水供給手段3の終端が、水供給口7として分離槽2に開口している。水供給手段3には、マイクロバブルジェネレーター4が設けられており、水供給口7から気泡を供給できるように構成されている。また、分離槽2には、石炭灰供給手段5が接続されており、石炭灰供給手段5の終端が、石炭灰供給口8として分離槽2に開口している。
(Configuration of separator)
The
分離槽2は、石炭灰に含まれる未燃炭素を、石炭灰と未燃炭素とに分離するための槽である。分離槽2の上部は円筒形状であることが好ましい。分離槽2の下部は、分離槽2の下部において旋回流を発生させやすくする観点から、円筒形状である円筒部から下方に向けて窄んだ側部6を有する円錐台形となる部分を備えることが好ましい。
The
後述するように、水供給口7が下方に向けて窄んだ側部6に設けられ、水供給手段3の水供給口7の近傍が、上記側部6の内壁に沿って水を供給可能な向きに設けられていることにより、分離槽2の下部において旋回流が発生しやすくなる。その結果、分離槽2の内容物がより撹拌されやすくなるとともに、未燃炭素が上方に浮きやすくなる傾向にある。
As will be described later, the
分離槽2の円錐台形となる部分のさらに下方は、円筒形状とすることができる。円錐台形となる部分より下方の円筒部の直径は、円錐台形となる部分より上方の円筒部の直径よりも小さくできる。
Further below the conical trapezoidal portion of the
水供給口7の中心を含む分離槽2の水平断面から石炭灰供給口8の中心を含む分離槽2の水平断面までの距離と、分離槽2の円錐台形となる部分より上方の円筒部の直径との比率(断面距離/円筒直径)は、10/44以上であることが好ましく、20/44以上であることがより好ましい。前記比率が、10/44未満であると、分離槽2の下部に気泡を供給しにくくなり、未燃炭素の残存量を低減させにくくなる傾向にある。
The distance from the horizontal cross section of the
水供給口7の中心を含む分離槽2の水平断面から石炭灰供給口8の中心を含む分離槽2の水平断面までの距離と、分離槽2の円錐台形となる部分より上方の円筒部の直径との比率(断面距離/円筒直径)は、56/44以下であることが好ましく、44/44以下であることがより好ましい。前記比率が、56/44を超えると、水の必要量が増えて経済性が低下する傾向にある。
The distance from the horizontal cross section of the
分離槽2の寸法は、特に限定されないが、例えば、分離槽2の円錐台形となる部分より上方の円筒部において、前記円筒部の高さと前記円筒部の直径との比率(円筒高さ/円筒直径)を好適化することが好ましい。
The dimensions of the
分離槽2の円錐台形となる部分より上方の円筒部において、前記円筒部の高さと前記円筒部の直径との比率(円筒高さ/円筒直径)は、35/60以上であることが好ましく、50/50以上であることがより好ましい。前記比率(円筒高さ/円筒直径)が35/60未満であると(例えば、前記円筒部の直径が大きくなると)、旋回流の中心付近の流速が低下して、未燃炭素を浮上させるのが難しくなったり、石炭灰を撹拌することが難しくなったりする傾向にある。
In the cylindrical portion above the conical trapezoidal portion of the
前記円筒部の高さと前記円筒部の直径との比率(円筒高さ/円筒直径)は、80/20以下であることが好ましく、70/30以下であることがより好ましい。前記比率(円筒高さ/円筒直径)が80/20を超えると(例えば、前記円筒部の高さが大きくなると)、旋回流の速度が高くなり、石炭灰の沈降が遅くなる傾向にある。その結果、静置時間を長くせざるを得ず、石炭灰洗浄の経済性が低下する傾向にある。 The ratio (cylindrical height / cylindrical diameter) between the height of the cylindrical portion and the diameter of the cylindrical portion is preferably 80/20 or less, and more preferably 70/30 or less. When the ratio (cylinder height / cylinder diameter) exceeds 80/20 (for example, when the height of the cylinder portion increases), the speed of the swirling flow increases and the sedimentation of coal ash tends to be slow. As a result, the standing time has to be lengthened, and the economic efficiency of coal ash cleaning tends to decrease.
また、分離槽2の寸法について、例えば、円錐台形の窄まった側を延伸して形成される円錐形状を想定した場合に、該円錐の高さと、該円錐の底面の直径(円筒の直径)との比率を好適化することが望ましい。
Further, regarding the dimensions of the
前記円錐の高さと、前記円錐の底面の直径との比率(円錐高さ/円筒直径)は、12/44以上であることが好ましく、16/44以上であることがより好ましい。前記比率(円錐高さ/円筒直径)が12/44未満であると(例えば、前記円錐の底面の直径が大きくなると)、旋回流が分離槽2の上部付近まで発生しにくくなるため、未燃炭素を浮上させるのが難しくなったり、石炭灰を撹拌することが難しくなったりする傾向にある。
The ratio of the height of the cone to the diameter of the bottom surface of the cone (cone height / cylinder diameter) is preferably 12/44 or more, and more preferably 16/44 or more. When the ratio (cone height / cylinder diameter) is less than 12/44 (for example, when the diameter of the bottom surface of the cone becomes large), the swirling flow is less likely to occur near the upper part of the
前記円錐の高さと、前記円錐の底面の直径との比率(円錐高さ/円筒直径)は、38/44以下であることが好ましい。前記比率(円錐高さ/円筒直径)が38/44を超えると(例えば、前記円錐の高さが高くなると)、旋回流が上向き螺旋状に生じにくくなるため、未燃炭素を浮上させるのが難しくなったり、石炭灰を撹拌することが難しくなったりする傾向にある。 The ratio of the height of the cone to the diameter of the bottom surface of the cone (cone height / cylinder diameter) is preferably 38/44 or less. When the ratio (cone height / cylinder diameter) exceeds 38/44 (for example, when the height of the cone is increased), the swirling flow is less likely to occur in an upward spiral, so that unburned carbon is levitated. It tends to be difficult and difficult to stir the coal ash.
水供給手段3は、分離槽2に新たな水を供給するための手段である。ここで、「新たな水」とは、分離槽2の中に既に供給した水をそのまま循環させて供給される水ではなく、タンクに溜めた水や水道などから分離槽2に新たに供給する水を意味する。
The water supply means 3 is a means for supplying new water to the
水供給手段3は、あらかじめタンクに溜めておいた水を、水供給ポンプ等を用いて供給する態様とすることができる。これは、分離装置1が、未燃炭素を除去するために、大量の水を必要としないために可能となる構成である。なお、水供給手段3を水道に接続して、水道水を供給する態様としてもよい。
The water supply means 3 can be configured to supply the water previously stored in the tank by using a water supply pump or the like. This is possible because the
水供給手段3の水供給口7の近傍は、分離槽2の周に対して接線方向となる向きであって、水供給口7から水を分離槽2に供給する力によって旋回流を強めることができる向きに設けられていることが好ましい。
The vicinity of the
水供給口7は、円錐台形となる部分に設けることが好ましい。また、水供給口7の位置は、石炭灰が堆積する高さよりも高い位置にあることが好ましい。20kgの石炭灰を洗浄する場合、石炭灰は約10L程度の容積となり、大きい粒子径の石炭灰だけが沈降堆積することから、水供給口7の位置よりも下方に3L程度の容積が確保できる位置に、水供給口7を設けることが好ましい。
The
また、分離槽2の内部において、分離槽2の上部から下部にかけて、水供給手段として管等を設け、管等の終端を、分離槽2の下方に向けて窄んだ側部6の内壁の周方向に沿って水を供給可能な向きに構成する態様としてもよい。
Further, inside the
水供給手段3は複数設けられていてもよい。水供給手段3を複数設ける場合、複数の水供給口7の高さは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。ただし、水供給口7は、旋回流を妨げない態様、すなわち、水供給ポンプが水を分離槽2に供給する力によって旋回流を強めることができる態様で設けられることが望ましい。
A plurality of water supply means 3 may be provided. When a plurality of water supply means 3 are provided, the heights of the plurality of
マイクロバブルジェネレーター4は、分離槽2に気泡を供給するための気泡供給手段である。気泡を分離槽2の下部から供給することにより、微粒の石炭灰に含まれる未燃炭素に気泡を接触させることができるため、未燃炭素が浮上・分離され易くなって、未燃炭素の残留量をより低減できるようになる。
The
マイクロバブルジェネレーター4は、水供給口7から気泡を供給可能な態様であることが好ましい。上記構成により、分離槽2の内部で生じた水流によって気泡が拡散されやすくなり、石炭灰に含まれる未燃炭素に気泡が接触しやすくなって、未燃炭素が除去されやすくなる。また、水を供給する経路にマイクロバブルジェネレーター4が組み込まれている場合、マイクロバブルジェネレーター4には水が供給されるため、マイクロバブルジェネレーター4にフライアッシュと未燃炭素を含む水が供給される場合と異なり、マイクロバブルジェネレーター4が本来する性能(発生するマイクロバブルの粒径と総数など)を発揮することができる。マイクロバブルの働きは、未燃炭素に吸着して浮力を与えることであり、多くのマイクロバブルが未燃炭素に付着するほど、フライアッシュと未燃炭素の分離(浮上)速度が高まる傾向にある。水を供給する経路にマイクロバブルジェネレーター4を組み込むことで、液中のマイクロバブルの濃度が高くなり、その結果、分離槽2への水の供給を停止してから短時間で、フライアッシュと未燃炭素の分離が完了し、未燃炭素の大半を軽層(上層)に集めることが可能となる。なお、水供給口7から気泡を供給せずに、分離槽2の底部や下方に向けて窄んだ側部6から気泡を供給する態様としてもよい。
It is preferable that the
分離槽2に移した混合物に対して気泡を供給する気泡供給手段の種類は、特に限定されないが、例えば、マイクロバブルジェネレーター4の他、バブル発生装置、またはオリフィス型発生装置などを用いることができる。
The type of bubble supply means for supplying bubbles to the mixture transferred to the
石炭灰供給手段5は、分離槽2に石炭灰を供給するための手段である。石炭灰供給手段5の石炭灰供給口8の近傍は、分離槽2の周に対して接線方向となる向きで設けられることが好ましい。また、石炭灰供給手段5の石炭灰供給口8の近傍の向きは、分離槽2の内部で生じた旋回流を弱めることなく、分離槽2の内部に石炭灰スラリーを供給できる向きとすることが好ましい。
The coal ash supply means 5 is a means for supplying coal ash to the
石炭灰供給口8の位置は、水供給口7よりも高い位置であることが好ましい。また、石炭灰供給口8の位置は、石炭灰供給口8よりも下方の容積が28L以上(分離槽2の内容物の容積の1/4程度)となる位置であることが好ましい。上記位置関係を満たすことにより、石炭灰が分散しやすく、気泡と接触しやすくなり、未燃炭素の量を低減させやすくなる傾向にある。
The position of the coal
また、石炭灰供給口8の位置は、石炭灰供給口8よりも下方の容積が55L以下(分離槽2の内容物の容積の1/2程度)となる位置であることが好ましい。上記位置関係を満たすことにより、石炭灰の撹拌時間と気泡の供給時間が確保され、未燃炭素の量を低減させられる傾向にある。
Further, the position of the coal
石炭灰供給口8の設置位置は、水の供給を停止する際の液面よりも低くなるような位置に設置することが好ましい。石炭灰供給口8の設置位置が分離槽2の内容物の液面以上の高さになると、石炭灰スラリーを投入する際に、石炭灰スラリーが撥ねてしまい、分離槽2の上方の内壁に付着して、未燃炭素を充分に除去できなくなる場合がある。
It is preferable that the coal
石炭灰供給口8は、水供給口7よりも高い位置に設けられている。水供給口7よりも高い位置であれば、石炭灰供給口8は、分離槽2の上部に構成されている円筒部に設けられていてもよいし、分離槽2の下部に構成されている下方に向けて窄んだ側部6に設けられていてもよい。
The coal
また、分離槽2の内部において、分離槽2の上部から下部にかけて、石炭灰供給手段として管等を設け、管等の終端を、分離槽2の下方に向けて窄んだ側部6の内壁の周方向に沿って石炭灰スラリーを供給可能な向きに構成する態様としてもよい。この場合も、石炭灰供給手段としての菅等の終端近傍の向きは、分離槽2の内部で生じた旋回流を弱めることなく、分離槽2の内部に石炭灰スラリーを供給できる向きとすることが好ましい。
Further, inside the
その他、石炭灰供給手段5を設けずに、分離槽2の上部の開口部から、石炭灰スラリーを一度に供給する態様としてもよい。
In addition, the coal ash slurry may be supplied all at once from the opening at the upper part of the
なお、石炭灰スラリーを供給する態様ではなく、石炭灰をそのまま分離槽2に投入する態様とすることも可能ではあるが、石炭灰が、分離槽2に供給された水と混ざりにくくなるため、好ましくない。
Although it is possible to put the coal ash into the
石炭灰供給手段5は複数設けられていてもよい。石炭灰供給手段5を複数設ける場合、複数の石炭灰供給口8の高さは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
A plurality of coal ash supply means 5 may be provided. When a plurality of coal ash supply means 5 are provided, the heights of the plurality of coal
水供給口7の高さより高い位置から、石炭灰スラリーを投入することにより、上方から石炭灰が下降してくるとともに、下方から気泡が供給されることになる。すなわち、下降してくる石炭灰に対して、上昇してくる気泡が接触する構成となるため、油を吸着した未燃炭素が気泡によって上昇され易くなる。そのため、より確実に、分離槽2の内容物を、水と石炭灰とを含む重層と、油を吸着した未燃炭素を含む軽層とに分離できるようになり、従来よりも未燃炭素の残留量を低減させやすくなる。また、未燃炭素と石炭灰の分離に要する時間や電力も低減させることが可能になる。
By charging the coal ash slurry from a position higher than the height of the
さらに、図1に記載の分離装置1の優れた性能は、例えば、図4に記載のような分離装置30と比較することにより説明できる。図4に記載の分離装置30は、石炭灰吸入口42から堆積した石炭灰を吸入して、石炭灰吐出口43から石炭灰を吐出することで、分離槽31内で石炭灰を循環させる石炭灰循環路41を備える。また、分離装置30は、水吸入口52から水を吸入して、水吐出口53からマイクロバブルを含む水を吐出することで、分離槽31内で水を循環させる水循環路51を備える。分離装置30は、上記構成により、分離槽31内で、水と油と石炭灰とを撹拌し、石炭灰に含まれる未燃炭素を低減する装置である。
Further, the excellent performance of the
図4に記載の分離装置30では、水吸入口52が、分離槽31の液面へ向かって浮上中の未燃炭素や液面に浮いた未燃炭素を吸ってしまう可能性があり、未燃炭素が微細化され、未燃炭素の除去率を低下させることがあった。また、水循環ポンプ54が未燃炭素の混入によって劣化しやすくなったり、石炭灰循環ポンプ44が石炭灰によって劣化しやすくなったりする場合があった。さらに、未燃炭素を低減することに長時間を要してエネルギー消費が大きくなる場合があった。
In the
一方、図1に記載の分離装置1は、分離槽2の中に既に供給した水を循環させるものではなく、タンクに溜めた水や水道から新たに供給される水など、分離槽2の中に供給していない新たな水を供給するものである。そのため、未燃炭素を微細化せずに、未燃炭素の除去率を高めることができる。また、水を供給するポンプに未燃炭素が入り込まなくなったり、水を供給するポンプの稼働時間が少なくて済むようになったりして、水を供給するポンプの劣化を抑えることもできるようになる。以上のような効果の結果として、短時間で未燃炭素を除去して省エネルギー化を実現できるようになる。
On the other hand, the
さらに、分離装置30では、石炭灰循環路41や水循環路51の内部に石炭灰や未燃炭素が残ってしまい、石炭灰自体の回収効率が低下してしまうという問題もあった。一方、分離装置1では、石炭灰循環路41や水循環路51などの循環路を用いていないため、石炭灰の回収効率が低下しにくいという利点がある。
Further, in the
(分離装置の使用方法)
[工程(B1)]
まず、後述する工程(A)で得られた混合物をスラリー化容器に移して、石炭灰が25〜65質量%となる石炭灰スラリーを形成させる。石炭灰スラリーの濃度が、65質量%を超えると、石炭灰スラリーの粘度が高くなりすぎて、石炭灰供給ポンプで石炭灰スラリーを分離槽2に供給することが困難になる傾向にある。石炭灰スラリーの濃度が、25質量%未満になると、水の量が多くなりすぎて、分離槽2内の気泡の濃度が低下し、気泡と未燃炭素とが接触しにくくなって、石炭灰の洗浄効率が低下する傾向にある。なお、工程(A)において、工程(B1)を組み込んで実施することが可能である。例えば、石炭灰撹拌装置で撹拌した後の混合物をスラリー化容器に移すことなく、混合物に水を加え、石炭灰撹拌装置において撹拌して、スラリーを形成させてもよい。
(How to use the separator)
[Step (B1)]
First, the mixture obtained in the step (A) described later is transferred to a slurrying container to form a coal ash slurry having a coal ash content of 25 to 65% by mass. When the concentration of the coal ash slurry exceeds 65% by mass, the viscosity of the coal ash slurry becomes too high, and it tends to be difficult to supply the coal ash slurry to the
[工程(B2)]
まず、分離装置1のマイクロバブルジェネレーター4の水供給ポンプを作動させた後、水供給ポンプから排出された水が流れる配管内の圧力を水供給ポンプより下流側にあるバルブの開度を調整し、所定の圧力にする。次にポンプより上流側にあるストップバルブを調整し、水供給ポンプより上流にある空気導入口から配管内に空気を供給し、マイクロバブルを含む水を供給する準備を行う。例えば、分離槽2に投入を予定している石炭灰スラリーと水の合計の容積(以下、「分離槽に投入予定の内容物の容積」という)が100Lである場合、2L/minの流量で空気を供給し、マイクロバブルを含む水を供給する準備を行うことが好ましい。前記準備の間は、マイクロバブルジェネレーター4と分離槽2の間にある分岐点から水を排出する。
[Step (B2)]
First, after operating the water supply pump of the
水供給手段3から供給する水の1分間の流量は、分離槽2の大きさに応じて調節することが好ましい。例えば、分離槽に投入予定の内容物の容積が100Lである場合、水供給手段3から供給する水の1分間の流量は、9L/min以上であることが好ましく、13L/min以上であることがより好ましい。分離槽に投入予定の内容物の容積100Lに対して、水供給手段3から供給する水の1分間の流量が9L/min未満であると、旋回流の勢いが弱くなって、未燃炭素の残留量を低減しにくくなる傾向にある。また、例えば、分離槽に投入予定の内容物の容積がX(L)である場合、水供給手段3から供給する水の1分間の流量は、X×9/100(L/min)以上であることが好ましく、X×13/100(L/min)以上であることがより好ましい。
The flow rate of water supplied from the water supply means 3 for 1 minute is preferably adjusted according to the size of the
分離槽に投入予定の内容物の容積100Lに対して、水供給手段3から供給する水の1分間の流量は、28L/min以下であることが好ましく、19L/min以下であることがより好ましい。分離槽に投入予定の内容物の容積100Lに対して、水供給手段3から供給する水の1分間の流量が28L/minを超えると、水が供給される勢いが強くなりすぎて、旋回流の速度が上昇する。その結果、未燃炭素の浮上が遅くなり、分離槽2内で撹拌が停止するまでの時間が長くなり、未燃炭素の分離が遅くなる傾向にある。また、例えば、分離槽に投入予定の内容物の容積がX(L)である場合、水供給手段3から供給する水の1分間の流量は、X×28/100(L/min)以下であることが好ましく、X×19/100(L/min)以下であることがより好ましい。
The flow rate of water supplied from the water supply means 3 for 1 minute is preferably 28 L / min or less, and more preferably 19 L / min or less, with respect to a volume of 100 L of the contents to be charged into the separation tank. .. If the flow rate of water supplied from the water supply means 3 for 1 minute exceeds 28 L / min with respect to the volume of the contents to be charged into the separation tank of 100 L, the momentum of water supply becomes too strong and the swirling flow. Speed increases. As a result, the floating of unburned carbon is delayed, the time until stirring is stopped in the
水供給手段3から供給する水の1分間の流量を調節した後に、マイクロバブルジェネレーター4から供給する気泡の気泡径を調節する。マイクロバブルジェネレーター4から供給する気泡の気泡径は、直径5〜50μmであることが好ましく、直径10〜40μmであることがより好ましい。供給する気泡の気泡径が、5μm未満であると、気泡径がナノバブル領域になり、油や剥離した未燃炭素を浮かせる力が低減する傾向にある。供給する気泡の気泡径が、50μmを超えると、気泡が未燃炭素に吸着しにくくなるために、油や剥離した未燃炭素を浮かせる効果が低減する傾向にある。
After adjusting the flow rate of water supplied from the water supply means 3 for 1 minute, the diameter of the bubbles supplied from the
分離槽に投入予定の内容物の容積が100Lの場合、マイクロバブルを含む水が分離槽2内に30L程度溜まった後に、石炭灰供給手段5の石炭灰供給ポンプを稼働させ、分離槽2へ石炭灰スラリーを供給する。また、分離槽に投入予定の内容物の容積がX(L)の場合、マイクロバブルを含む水が分離槽内にX×10/100(L)以上溜まった後に、石炭灰スラリーの供給を開始することが好ましく、X×25/100(L)以上溜まった後に、石炭灰スラリーの供給を開始することがより好ましい。分離槽内の水が少ない状態で、石炭灰スラリーの供給を開始すると、スラリー供給時にマイクロバブル量が不足する傾向にある。分離槽内のマイクロバブルを含む水の量がX×60/100(L)以下で、石炭灰スラリーの供給を開始することが好ましく、マイクロバブルを含む水の量がX×35/100(L)以下で、石炭灰スラリーの供給を開始することがより好ましい。分離槽内の水が多い状態で、石炭灰スラリーの供給を開始すると、スラリー供給終了後に水の供給を直ぐに止める必要があり、重層と未燃炭素の分離・浮上の時間が十分にとれなくなる傾向にある。
When the volume of the contents to be put into the separation tank is 100 L, after about 30 L of water containing microbubbles is accumulated in the
石炭灰供給手段5から供給する石炭灰スラリーの1分間の流量は、分離槽2の大きさに応じて調節することが好ましい。分離槽に投入予定の内容物の容積100Lに対して、石炭灰供給手段5から供給する石炭灰スラリーの1分間の流量は、9L/min以上であることが好ましく、27L/min以上であることがより好ましい。分離槽に投入予定の内容物の容積100Lに対して、石炭灰供給手段5から供給する石炭灰スラリーの1分間の流量が9L/min未満であると、石炭灰スラリーの供給が完了する前に水が供給され尽くしてしまったり、処理電力が浪費されたりする傾向にある。また、例えば、分離槽に投入予定の内容物の容積がX(L)である場合、石炭灰供給手段5から供給する石炭灰スラリーの1分間の流量は、X×9/100(L/min)以上であることが好ましく、X×27/100(L/min)以上であることがより好ましい。
The flow rate of the coal ash slurry supplied from the coal ash supply means 5 for 1 minute is preferably adjusted according to the size of the
分離槽に投入予定の内容物の容積100Lに対して、石炭灰供給手段5から供給する石炭灰スラリーの1分間の流量は、55L/min以下であることが好ましく、37L/min以下であることがより好ましい。分離槽に投入予定の内容物の容積100Lに対して、石炭灰供給手段5から供給する石炭灰スラリーの1分間の流量が55L/minを超えると、石炭灰供給口8から分離槽2内に石炭灰スラリーが供給される勢いが強くなりすぎて、未燃炭素と石炭灰の分離に要する時間が長くなる傾向にある。また、例えば、分離槽に投入予定の内容物の容積がX(L)である場合、石炭灰供給手段5から供給する石炭灰スラリーの1分間の流量は、X×55/100(L/min)以下であることが好ましく、X×37/100(L/min)以下であることがより好ましい。
The flow rate of the coal ash slurry supplied from the coal ash supply means 5 for 1 minute is preferably 55 L / min or less, and 37 L / min or less, with respect to the volume of the contents to be charged into the separation tank of 100 L. Is more preferable. When the flow rate of the coal ash slurry supplied from the coal ash supply means 5 for 1 minute exceeds 55 L / min with respect to the volume of the contents to be charged into the separation tank 100 L, the coal
なお、石炭灰供給手段5を複数設ける場合は、1本当たりの流量を上記の流量よりも少なくすることが好ましい。 When a plurality of coal ash supply means 5 are provided, it is preferable that the flow rate per one is smaller than the above flow rate.
なお、石炭灰スラリーを供給するときには、同時にマイクロバブルを含む水が供給されているが、分離槽内の水の液面は時間の経過とともに高くなるため、石炭灰スラリーの供給速度を制御しなければ、単位時間当たりの供給量、すなわち流量は少なくなる。石炭灰スラリーの供給速度を制御することで、石炭灰スラリーの流量を一定にすることも可能であり、流量が一定になるように、石炭灰スラリーの供給速度を制御することが好ましい。石炭灰スラリーの供給量は、分離槽の容積に対して一定の割合以下であることが好ましく、水100Lに対して石炭灰の量は30kg以下であることが好ましい。なお、強熱減量が高い石炭灰を洗浄する際は、供給されるマイクロバブルに対する石炭灰スラリーの供給量を減らして、石炭灰スラリーに対するマイクロバブルの供給量を増加させることが好ましい。 When supplying the coal ash slurry, water containing microbubbles is supplied at the same time, but the liquid level of the water in the separation tank rises with the passage of time, so the supply rate of the coal ash slurry must be controlled. For example, the supply amount per unit time, that is, the flow rate is reduced. By controlling the supply rate of the coal ash slurry, it is possible to make the flow rate of the coal ash slurry constant, and it is preferable to control the supply rate of the coal ash slurry so that the flow rate becomes constant. The supply amount of the coal ash slurry is preferably a certain ratio or less with respect to the volume of the separation tank, and the amount of coal ash is preferably 30 kg or less with respect to 100 L of water. When cleaning coal ash having a high ignition loss, it is preferable to reduce the supply amount of the coal ash slurry for the supplied microbubbles and increase the supply amount of the microbubbles for the coal ash slurry.
石炭灰スラリーを供給し尽くしたら、直ちに石炭灰供給ポンプを停止し、石炭灰供給ポンプと分離槽2の間に組み込まれたバルブを閉じる。水の供給により、分離槽2内の内容物が100Lに達したら、マイクロバブルジェネレーター4を停止させ、マイクロバブルジェネレーター4と分離槽2の間のバルブを閉じる。
Immediately after the coal ash slurry has been supplied, the coal ash supply pump is stopped and the valve incorporated between the coal ash supply pump and the
分離槽2の内容物中の石炭灰の濃度は5質量%以上とすることが好ましく、10質量%以上とすることがより好ましい。分離槽2の内容物中の石炭灰の濃度が5質量%未満であると、石炭灰洗浄の経済性が損なわれる傾向にある。
The concentration of coal ash in the contents of the
分離槽2の内容物中の石炭灰の濃度は30質量%以下とすることが好ましく、25質量%以下とすることがより好ましい。分離槽2の内容物中の石炭灰の濃度が30質量%を超えると、石炭灰と未燃炭素が十分に分離できなくなる傾向にある。
The concentration of coal ash in the contents of the
マイクロバブルジェネレーター4を停止させてから分離槽2の内容物を静置して、油を吸着した未燃炭素を含む軽層と、水と石炭灰とを含む重層とに、分離槽2の内容物を分離させる。なお、後述する工程(A)で使用する油の大半は未燃炭素に吸着されるため、重層には、油はほぼ含まれていない。
After stopping the
分離槽2の内容物の静置時間は、2〜30分であることが好ましく、4〜20分であることがより好ましい。分離槽2の内容物の静置時間が2分未満であると、分離槽2の内容物の旋回が終わらないため、軽層と重層とが充分に分離しなくなる傾向にある。分離槽2の内容物の静置時間が30分を超えると、軽層と重層との分離がほぼ平衡状態となっており、作業効率が低下する傾向にある。
The standing time of the contents of the
分離槽2の内容物を軽層と重層とに分離させた後、分離槽2の下部に堆積した石炭灰は、分離槽2の下部に設けられている排出口9を開くことで回収できる。さらに、分離槽2の下部から水を除去した後、分離槽2の上部に溜まっている軽層を、分離槽2の下部から別の回収容器に回収することができる。あるいは分離槽2の上部から回収してもよい。
After separating the contents of the
軽層に含まれる油を吸着した未燃炭素を、油と未燃炭素に分離して回収する方法は、特に限定されないが、例えば、フィルタープレス機や遠心分離機など公知の装置を用いることができる。回収した油は再び石炭灰の洗浄に用いることができるため、洗浄コストのさらなる低減化を実現できる。また、回収した未燃炭素は、フィルタープレス機で脱水することにより、含水率が15%程度に下げられ、重金属類の含有量も少ないことから、産業廃棄物として容易に処分することができる。 The method for separating and recovering the unburned carbon adsorbing the oil contained in the light layer into the oil and the unburned carbon is not particularly limited, but for example, a known device such as a filter press or a centrifuge may be used. can. Since the recovered oil can be used again for cleaning coal ash, the cleaning cost can be further reduced. Further, the recovered unburned carbon can be easily disposed of as industrial waste because the water content is reduced to about 15% and the content of heavy metals is low by dehydrating the recovered carbon with a filter press.
重層に含まれる水と石炭灰とをそれぞれ分離して回収する方法は、特に限定されないが、例えば、水切りコンベア、フィルタープレス機、または遠心分離機など公知の装置を用いることができる。回収された水は、再び石炭灰の洗浄に用いることができるため、洗浄コストのさらなる低減化を実現できる。また、回収した石炭灰は、振動コンベアに移して温風で乾燥させるなど、公知の方法で乾燥させた後、生コンクリートの混和材や細骨材などに用いることができる。 The method for separating and recovering the water and coal ash contained in the layer is not particularly limited, but for example, a known device such as a drainer conveyor, a filter press machine, or a centrifuge can be used. Since the recovered water can be used again for cleaning coal ash, the cleaning cost can be further reduced. Further, the recovered coal ash can be used as an admixture for ready-mixed concrete, a fine aggregate, or the like after being dried by a known method such as being transferred to a vibrating conveyor and dried with warm air.
低減された未燃炭素の残留量は、2.0質量%以下であることが好ましく、1.5質量%以下であることがより好ましく、1.0質量%以下であることがさらに好ましい。低減された未燃炭素の残留量が、2.0質量%を超えていると、フレッシュコンクリートの流動性や空気量を調整するための混和剤の使用量が増加したり、混和剤の添加量に対する流動性や空気量が変動する等の問題が生じ易くなったりして、コンクリートの強度が変動しやすくなる傾向にある。また、コンクリートの強度の変動により、製造したコンクリートにひび割れが生じやすくなることがある。コンクリートのひび割れは、人的作業によって補修する必要があるため、建設業や土木業界においては、ひび割れが生じにくいコンクリートが望まれている。 The reduced residual amount of unburned carbon is preferably 2.0% by mass or less, more preferably 1.5% by mass or less, and further preferably 1.0% by mass or less. If the reduced residual amount of unburned carbon exceeds 2.0% by mass, the amount of admixture used to adjust the fluidity and air content of fresh concrete increases, or the amount of admixture added. The strength of concrete tends to fluctuate due to problems such as fluctuations in fluidity and air volume. In addition, fluctuations in the strength of concrete may cause cracks in the manufactured concrete. Since cracks in concrete need to be repaired by human work, concrete that is less likely to crack is desired in the construction industry and the civil engineering industry.
未燃炭素の残留量の測定方法は、特に限定されないが、例えば、JIS A 6201:1999に規定の方法で、石炭灰の強熱減量を測定することによって算出できる。 The method for measuring the residual amount of unburned carbon is not particularly limited, but can be calculated, for example, by measuring the ignition loss of coal ash by the method specified in JIS A 6201: 1999.
[工程(A)]
上述の通り、工程(B1)および工程(B2)の前に、未燃炭素を含む石炭灰に水と油とを含ませて、固形分の濃度を好適に調整した上で、得られた混合物を撹拌する工程(A)を行うことにより、未燃炭素の残留量を大きく低減させることができる。
[Step (A)]
As described above, before the step (B1) and the step (B2), the coal ash containing unburned carbon is impregnated with water and oil to appropriately adjust the solid content concentration, and then the obtained mixture is obtained. By performing the step (A) of stirring the above, the residual amount of unburned carbon can be significantly reduced.
工程(A)における固形分の濃度は、65〜90質量%であることが好ましく、70〜90質量%であることがより好ましく、70〜85質量%であることがさらに好ましい。固形分の濃度を上記範囲とすることにより、水と油の使用量を抑えることができるため、石炭灰の洗浄コストを低減しやすくなる傾向にある。 The solid content concentration in the step (A) is preferably 65 to 90% by mass, more preferably 70 to 90% by mass, and even more preferably 70 to 85% by mass. By setting the concentration of the solid content in the above range, the amount of water and oil used can be suppressed, so that the cleaning cost of coal ash tends to be easily reduced.
固形分の濃度が65質量%未満であると、水および油の量が相対的に多くなり、撹拌によるシェアがかかりにくくなって、未燃炭素の除去効率が低下する傾向にある。固形分の濃度が90質量%を超えると、水および油の量が相対的に少なくなり、石炭灰の表面に水および油が行き渡りにくくなって、未燃炭素の除去効率が低下する傾向にある。 When the concentration of the solid content is less than 65% by mass, the amounts of water and oil are relatively large, the share by stirring is difficult to be applied, and the efficiency of removing unburned carbon tends to decrease. When the solid content concentration exceeds 90% by mass, the amount of water and oil becomes relatively small, it becomes difficult for water and oil to spread on the surface of coal ash, and the efficiency of removing unburned carbon tends to decrease. ..
工程(A)においては、主としてケイ素やアルミニウムからなる酸化物やガラスの表面にこびりついている油状の未燃炭素が、混合物中の油との高い親和力と撹拌装置の強力な撹拌力とによって引き剥がされ、石炭灰の表面から除去される。あるいは、独立した未燃炭素粒子に油分が付着して疎水性が付与される。 In the step (A), the oxide mainly composed of silicon or aluminum and the oily unburned carbon sticking to the surface of the glass are peeled off by the high affinity with the oil in the mixture and the strong stirring power of the stirrer. And removed from the surface of the coal ash. Alternatively, oil is attached to the independent unburned carbon particles to impart hydrophobicity.
工程(A)において、混合物中の油の量は、0.15質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましく、0.3質量%以上であることがさらに好ましく、0.4質量%以上であることがとりわけ好ましい。さらに、0.5質量%以上であることがより好ましく、0.8質量%以上であることがさらに好ましく、1.3質量%以上であることがとりわけ好ましい。また、工程(A)において、混合物中の油の量は、10質量%以下であることが好ましく、7.0質量%以下であることがより好ましく、6.0質量%以下であることがさらに好ましく、4.0質量%以下であることがとりわけ好ましく、3.8質量%以下であることが特に好ましく、2.0質量%以下であることが最も好ましい。油の量を上記範囲とすることにより、油の使用量を抑えることができるため、石炭灰の洗浄コストを低減しやすくなる傾向にある。 In the step (A), the amount of oil in the mixture is preferably 0.15% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and further preferably 0.3% by mass or more. It is preferably 0.4% by mass or more, and particularly preferably 0.4% by mass or more. Further, it is more preferably 0.5% by mass or more, further preferably 0.8% by mass or more, and particularly preferably 1.3% by mass or more. Further, in the step (A), the amount of oil in the mixture is preferably 10% by mass or less, more preferably 7.0% by mass or less, and further preferably 6.0% by mass or less. It is preferably 4.0% by mass or less, particularly preferably 3.8% by mass or less, and most preferably 2.0% by mass or less. By setting the amount of oil in the above range, the amount of oil used can be suppressed, so that the cleaning cost of coal ash tends to be easily reduced.
混合物中の油の量が、0.15質量%未満であると、未燃炭素に付着できる油の量が減少するため、未燃炭素の除去効率が低下する傾向にある。混合物中の油の量が、10質量%を超えると、油の量が未燃炭素の除去に必要な量を超え、経済的にも無駄が生じる傾向にある。 When the amount of oil in the mixture is less than 0.15% by mass, the amount of oil that can adhere to unburned carbon decreases, so that the efficiency of removing unburned carbon tends to decrease. When the amount of oil in the mixture exceeds 10% by mass, the amount of oil exceeds the amount required for removing unburned carbon, which tends to be economically wasteful.
工程(A)に用いることのできる油の種類は、特に限定されないが、例えば、灯油、ケロシン油、灯油やケロシン油のリサイクル油、パーム油、ヤシ油、パイン油、食用油、または食用油のリサイクル油である廃食油などを用いることができる。また、これらの油は単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。 The type of oil that can be used in the step (A) is not particularly limited, but for example, kerosene, kerosine oil, recycled kerosene or kerosine oil, palm oil, coconut oil, pine oil, edible oil, or edible oil. Waste cooking oil, which is recycled oil, can be used. In addition, these oils may be used alone or in combination of two or more.
二種以上の油を組み合わせて用いる場合は、灯油やケロシン油などの炭化水素系の油とカルボキシル基を有するパーム油、パイン油、または食用油などの脂肪油との組み合わせが好ましい。そのような油の組み合わせの中でも、灯油、パーム油、パイン油、食用油からなる群より選ばれる2〜4種類の油の組み合わせ、特に、灯油と食用油の組み合わせが好ましい。 When two or more kinds of oils are used in combination, a combination of a hydrocarbon oil such as kerosene or kerosine oil and a fatty oil such as palm oil, pine oil or edible oil having a carboxyl group is preferable. Among such oil combinations, a combination of 2 to 4 kinds of oils selected from the group consisting of kerosene, palm oil, pine oil and edible oil, particularly a combination of kerosene and edible oil is preferable.
また、上記の組み合わせによって得られる混合油と水とをあらかじめミキサー等で撹拌して乳化させる乳化工程を経てから、石炭灰と混和することがより好ましい。混合油と水とを乳化工程を経てから石炭灰と混和することにより、工程(A)において短時間で均一に油を分散できるようになる。 Further, it is more preferable to mix the mixed oil and water obtained by the above combination with coal ash after undergoing an emulsification step of stirring in advance with a mixer or the like to emulsify. By mixing the mixed oil and water with the coal ash after the emulsification step, the oil can be uniformly dispersed in the step (A) in a short time.
食用油の種類は、特に限定されないが、例えば、サラダ油、菜種油、コーン油、ひまわり油、オリーブ油、ごま油、大豆油、クルミ油、ヘーゼルナッツ油、マカデミアナッツ油、シソ油、ブドウ種油、ボラージ油、カボチャ種子油、椿油、紅花油、綿実油、茶実油、米糠油、亜麻仁油、落花生油、および小麦胚芽油などが挙げられる。 The type of edible oil is not particularly limited, but is, for example, salad oil, rapeseed oil, corn oil, sunflower oil, olive oil, sesame oil, soybean oil, walnut oil, hazelnut oil, macadamia nut oil, perilla oil, grape seed oil, borage oil, pumpkin. Seed oil, camellia oil, red flower oil, cottonseed oil, teaseed oil, rice bran oil, flaxseed oil, peanut oil, wheat germ oil and the like.
工程(A)に用いる油は、その疎水性基が、石炭灰表面の未燃炭素と分子間力で相互作用し得る程度の疎水性を有していればよいため、用いる油の酸価や純度などは、未燃炭素の除去効率に大きな影響を与えることはないものと考えられる。そのため、工程(A)に用いる油には、リサイクル油を用いることもできる。リサイクル油とは、食用または工業用などの用途で少なくとも一度使用された油のことを意味する。リサイクル油を用いることにより、石炭灰の洗浄コストをさらに低減することができる。 The oil used in the step (A) may have a hydrophobicity such that the hydrophobic group can interact with the unburned carbon on the surface of coal ash by intermolecular force. It is considered that the purity and the like do not significantly affect the removal efficiency of unburned carbon. Therefore, recycled oil can also be used as the oil used in the step (A). Recycled oil means oil that has been used at least once for edible or industrial purposes. By using recycled oil, the cost of cleaning coal ash can be further reduced.
リサイクル油の種類は、特に限定されないが、例えば、灯油、ケロシン油、パーム油、ヤシ油、パイン油、または食用油などをリサイクルして用いることができる。リサイクル油を使用することで、工程(A)にかかるコストを削減できるとともに、環境への負荷を低減することも可能となる。 The type of recycled oil is not particularly limited, but for example, kerosene, kerosine oil, palm oil, palm oil, pine oil, edible oil and the like can be recycled and used. By using recycled oil, it is possible to reduce the cost required for the process (A) and also reduce the burden on the environment.
工程(A)において、混合物中の水の量は、5〜30質量%であることが好ましく、10〜27質量%であることがより好ましく、12〜25質量%であることがさらに好ましい。混合物中の水の量が、5質量%未満であると、石炭灰の表面に水が行き渡りにくくなり、未燃炭素の除去効率が低下する傾向にある。混合物中の水の量が、30質量%を超えると、未燃炭素と油が接触する頻度が低下したり、撹拌によるシェアがかかりにくくなったりして、未燃炭素の除去効率が低下する傾向にある。 In the step (A), the amount of water in the mixture is preferably 5 to 30% by mass, more preferably 10 to 27% by mass, and even more preferably 12 to 25% by mass. When the amount of water in the mixture is less than 5% by mass, it becomes difficult for water to spread on the surface of coal ash, and the efficiency of removing unburned carbon tends to decrease. When the amount of water in the mixture exceeds 30% by mass, the frequency of contact between unburned carbon and oil decreases, and it becomes difficult to take a share by stirring, so that the efficiency of removing unburned carbon tends to decrease. It is in.
工程(A)で用いる石炭灰撹拌装置の機能は、固形分と油分を含む水とが十分に撹拌でき、さらに石炭灰の表面に強力なシェアをかけることができるものであれば、特に限定されない。上記のような機能を有する石炭灰撹拌装置としては、公知の撹拌機を用いることができ、例えば、アイリッヒ・ミキサー、インラインミキサー、単軸混錬押出機、二軸混錬押出機、櫂型撹拌機、プラネタリーミキサー、ホモミキサー、ホモディスパー、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、リボンミキサー、コンクリートミキサー、水平一軸もしくは二軸強制練り機、または自動計量式ミキシングユニットなどが挙げられる。 The function of the coal ash agitator used in the step (A) is not particularly limited as long as it can sufficiently agitate the solid content and the water containing oil and can apply a strong share to the surface of the coal ash. .. As a coal ash agitator having the above-mentioned functions, a known agitator can be used. Machines, planetary mixers, homomixers, homodispers, henschel mixers, Banbury mixers, ribbon mixers, concrete mixers, horizontal uniaxial or biaxial forced kneaders, or automatic weighing mixing units.
上記の石炭灰撹拌装置を用いることにより、単位体積あたりの撹拌力を高め、かつ短時間で石炭灰の撹拌洗浄を行うことが可能となる。また、洗浄設備の簡易化と洗浄コストの低価格化も実現しやすくなる。特に、石炭灰撹拌装置の中でも、二軸混錬押出機は、強力なシェアをかけることができるため、未燃炭素をより効果的に除去できる傾向にある。 By using the above-mentioned coal ash stirring device, it is possible to increase the stirring power per unit volume and to perform stirring and washing of coal ash in a short time. In addition, it becomes easier to simplify the cleaning equipment and reduce the cleaning cost. In particular, among coal ash agitators, twin-screw smelting extruders can apply a strong share and tend to be able to remove unburned carbon more effectively.
[石炭灰洗浄システム]
本発明の石炭灰洗浄システムについて、図3を用いて説明する。図3は、本発明の実施の形態に係る石炭灰の洗浄システムについての概念図である。
[Coal ash cleaning system]
The coal ash cleaning system of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a conceptual diagram of a coal ash cleaning system according to an embodiment of the present invention.
石炭灰に対して所定量の水を、水投入装置11から乳化撹拌装置14に投入し、石炭灰に対して所定量の油を、油投入装置12および13から乳化撹拌装置14に投入する。投入された水と油を乳化撹拌装置14によって撹拌して乳化する。なお、この乳化工程は省略することもできる。
A predetermined amount of water with respect to the coal ash is charged into the
図3においては、油投入装置12から所定量の油を投入し、油投入装置13から所定量のリサイクル油を投入する態様を図示しているが、油とリサイクル油とを同じ油投入装置から投入する態様としてもよい。また、二種以上の油を用いる場合は、油の種類の数に応じた油投入装置を設けてもよいし、複数の油を一つの油投入装置から投入してもよい。
FIG. 3 illustrates a mode in which a predetermined amount of oil is charged from the
未燃炭素を含む石炭灰を、石炭灰投入装置15から石炭灰撹拌装置16に投入し、乳化撹拌された水と油を乳化撹拌装置14から石炭灰撹拌装置16に投入する。
The coal ash containing unburned carbon is charged into the coal
石炭灰撹拌装置16に投入された水と油と石炭灰は、石炭灰撹拌装置16によって強力なシェアをかけられて撹拌される。なお、混合物は、石炭灰撹拌装置16内において形成される必要はなく、任意の容器内で、石炭灰と水と油とを混合してから、得られた混合物を石炭灰撹拌装置16で撹拌する態様としても良い。
The water, oil and coal ash charged into the
石炭灰撹拌装置16で撹拌された混合物をスラリー化容器18に投入し、スラリー化水投入装置17からスラリー化容器18に水を加え、スラリー化する。あるいは、石炭灰撹拌装置16で撹拌した後の混合物にスラリー化水投入装置17から水を加え、石炭灰撹拌装置16で撹拌して、スラリー化しても良い。また、石炭灰撹拌装置16で撹拌したのちに、スラリー化容器18を使用せずに、図示するように、石炭灰撹拌装置16へ水を加えてスラリー化し、得られた石炭灰スラリーを分離槽21に供給しても良い。
The mixture stirred by the
スラリー化容器18から石炭灰スラリーを分離槽21に供給する前に、分離槽21には、水および気泡を供給しておく。水は、水供給装置19から分離槽21に供給される。気泡は、水とともにマイクロバブルジェネレーター20から分離槽21に供給される。
Before supplying the coal ash slurry from the
所定量の水と気泡が分離槽21に供給されている状態となった後に、スラリー化容器18から分離槽21に石炭灰スラリーを分離槽21に移し、緩やかに撹拌した後に、静置する。撹拌は、分離槽21内の旋回流によって緩やかに行われる。分離槽21としては、図1に示す分離装置1などを用いることが好ましい。
After a predetermined amount of water and bubbles are supplied to the
内容物を静置して、水と石炭灰とを含む重層と、油を吸着した未燃炭素を含む軽層とに内容物を分離させた後に、重層と軽層とをそれぞれ除去する。なお、水供給装置19から分離槽21に水を供給する態様とせずに、水投入装置11やスラリー化水投入装置17から水を分岐させて分離槽21に水を供給する態様としてもよい。
The contents are allowed to stand to separate the contents into a layer containing water and coal ash and a light layer containing unburned carbon adsorbed with oil, and then the layer and the light layer are removed, respectively. In addition, instead of supplying water from the
分離槽21の底面に設けられた排出口を開き、水と石炭灰とを含む重層を、排出口から重層用フィルタープレス機22に移す。重層が除去された後、軽層が排出されないように、分離槽21の排出口を閉める。重層用フィルタープレス機22において、重層の水を除去して石炭灰を単離し、乾燥コンベア23に移す。乾燥コンベア23で石炭灰を乾燥させると、未燃炭素の残留量が低減された石炭灰が得られる。
The discharge port provided on the bottom surface of the
重層を除去した後は、油を吸着した未燃炭素を含む軽層が分離槽21の中に残る。分離槽21の底面に設けられた排出口を再び開き、軽層用フィルタープレス機24に軽層を移す。軽層用フィルタープレス機24に移された軽層は、油と未燃炭素とに分離する。軽層用フィルタープレス機24において分離された油は、さらに水/油分離槽25に移して、水と油とに分離してもよい。
After removing the layer, a light layer containing unburned carbon adsorbed with oil remains in the
軽層用フィルタープレス機24または水/油分離槽25から回収した油は、油投入装置13に投入して、再び石炭灰の洗浄に用いることができる。
The oil recovered from the light layer
重層用フィルタープレス機22、乾燥コンベア23および水/油分離槽25からは、石炭灰の洗浄に用いた水を回収することができる。水投入装置11、スラリー化水投入装置17又は水供給装置19には、通常、水道水などが用いられるが、回収した水を、水投入装置11、スラリー化水投入装置17、または水供給装置19などに投入して、再び石炭灰の洗浄に用いることができる。
The water used for washing the coal ash can be recovered from the multi-layer
以上のような、未燃炭素を含む石炭灰と、水と油とを含み、固形分の濃度を65〜90質量%とした混合物を撹拌する石炭灰撹拌装置と、撹拌された混合物にさらに水を加えて、石炭灰スラリーを形成させるスラリー化容器と、石炭灰スラリーを、水および気泡が供給されている分離槽に投入して、水と石炭灰とを含む重層と、油を吸着した未燃炭素を含む軽層とに分離する分離装置とを有する、石炭灰の洗浄システムとすることができる。上記洗浄システムにより、未燃炭素を微細化せずに、未燃炭素の除去率を高めるとともに、水を供給するポンプの劣化を抑え、短時間で未燃炭素を除去して省エネルギー化を実現しつつ、石炭灰を洗浄することができる。 A coal ash stirrer that stirs a mixture containing unburned carbon-containing coal ash, water and oil, and a solid content concentration of 65 to 90% by mass as described above, and further water to the stirred mixture. And the coal ash slurry to form a coal ash slurry, and the coal ash slurry was put into a separation tank to which water and air bubbles were supplied, and a layer containing water and coal ash and oil were not adsorbed. It can be a coal ash cleaning system having a separation device for separating into a light layer containing fuel carbon. With the above cleaning system, the removal rate of unburned carbon is increased without making the unburned carbon finer, the deterioration of the pump that supplies water is suppressed, and the unburned carbon is removed in a short time to save energy. While, the coal ash can be washed.
また、従来よりも小さい規模の装置や価格の安い装置を用いたり、ランニングコストの低い方法を用いたりしても、従来と同等以上に石炭灰に含まれる未燃炭素を低減できる。すなわち、本発明の石炭灰の洗浄システムによって、より簡易な設備と低い洗浄コストで、石炭灰に含まれる未燃炭素を低減することができる。 Further, even if a smaller scale device, a cheaper device, or a method having a lower running cost is used, the unburned carbon contained in the coal ash can be reduced more than the conventional one. That is, the coal ash cleaning system of the present invention can reduce unburned carbon contained in coal ash with simpler equipment and lower cleaning cost.
加えて、本発明における石炭灰の洗浄システムは、工程(A)において少量の水と少量の油しか用いず、非常に安価な洗浄システムとなる。そのため、従来と同程度のコストをかけて石炭灰を洗浄処理しようとする場合は、その分、設備の増設が可能となるため、従来よりも大量の石炭灰を洗浄処理することが可能となる。 In addition, the coal ash cleaning system of the present invention uses only a small amount of water and a small amount of oil in the step (A), and is a very inexpensive cleaning system. Therefore, if the coal ash is to be washed at the same cost as before, it is possible to add more equipment to that extent, and it is possible to wash a larger amount of coal ash than before. ..
[油の再利用工程]
本発明の石炭灰の製造方法において、未燃炭素の分離に用いた油を回収し、回収された油を、工程(A)に再利用する工程を経ることにより、使用する油の量を最小限に抑えることができ、更なるコスト削減をすることができる。
[Oil reuse process]
In the method for producing coal ash of the present invention, the amount of oil used is minimized by recovering the oil used for separating unburned carbon and reusing the recovered oil in step (A). It can be limited to the limit, and further cost reduction can be achieved.
油を回収する方法は、特に限定されないが、例えば、油を含む軽層をフィルタープレスにかけて、油を回収する方法などが挙げられる。回収した油は、さらに、油と水に分離した後、精製して再利用してもよい。 The method for recovering the oil is not particularly limited, and examples thereof include a method for recovering the oil by applying a filter press to a light layer containing the oil. The recovered oil may be further separated into oil and water, then refined and reused.
[水の再利用工程]
本発明の石炭灰の製造方法において、未燃炭素の分離に用いた水を回収し、回収された水を、工程(A)に再利用する工程を経ることにより、使用する水の量を最小限に抑えることができ、更なるコスト削減をすることができる。
[Water reuse process]
In the method for producing coal ash of the present invention, the amount of water used is minimized by recovering the water used for separating unburned carbon and reusing the recovered water in the step (A). It can be limited to the limit, and further cost reduction can be achieved.
水を回収する方法は、特に限定されないが、例えば、水を含む重層から、水切りコンベアや振動コンベアによって除去した水を回収する方法などが挙げられる。また、水を含む軽層から油と水を回収した後に、さらに油を精製した場合は、その工程で分離された水を回収してもよい。 The method for recovering water is not particularly limited, and examples thereof include a method for recovering water removed by a draining conveyor or a vibrating conveyor from a layer containing water. Further, when the oil and water are recovered from the light layer containing water and then the oil is further refined, the water separated in the step may be recovered.
[石炭灰およびコンクリート]
本発明の製造方法によって製造された石炭灰は、減水剤やAE剤が吸着されにくいため、セメントに配合した場合の空気連行性の著しい低下を抑制したり、減水剤やAE剤の吸着に由来する品質の変動を抑制したりすることができる。また、本発明の製造方法によって製造された石炭灰をセメントに配合してフレッシュモルタルやフレッシュコンクリートを作製した場合は、フレッシュモルタルやフレッシュコンクリートのコンシステンシーが低下し、作業性が向上される。さらに、上記のフレッシュモルタルやフレッシュコンクリートを硬化させたモルタルやコンクリートは、石炭灰の配合によるポゾラン効果等により、圧縮強度の高いものとなる。さらに、未燃炭素が低減された石炭灰の色は、未洗浄の石炭灰よりも白いため、セメントに相当量を配合しても黒く変色しないというメリットもある。
[Coal ash and concrete]
Since the coal ash produced by the production method of the present invention is difficult to adsorb the water reducing agent and the AE agent, it suppresses a significant decrease in air entrainment when blended in cement, and is derived from the adsorption of the water reducing agent and the AE agent. It is possible to suppress fluctuations in quality. Further, when the coal ash produced by the production method of the present invention is blended with cement to produce fresh mortar or fresh concrete, the consistency of the fresh mortar or fresh concrete is lowered and the workability is improved. Further, the mortar and concrete obtained by hardening the above-mentioned fresh mortar and fresh concrete have high compressive strength due to the pozzolan effect and the like due to the blending of coal ash. Further, since the color of coal ash with reduced unburned carbon is whiter than that of unwashed coal ash, there is an advantage that the color does not turn black even if a considerable amount is added to the cement.
生コンクリートに対する石炭灰の混和量は、内割方式では5〜30質量%であることが好ましく、10〜20質量%であることがより好ましい。生コンクリートに対する石炭灰の混和量が、5質量%未満であると、石炭灰を添加する効果が少なくなり、コンクリートの圧縮強度が低下したり、コンクリートがひび割れたりしやすくなる傾向にある。生コンクリートに対する石炭灰の混和量が、30質量%を超えると、生コンクリートの流動性は増すものの、コンクリートの中性化の進行が速くなるため、長期的な強度が低下する傾向にある。 The miscibility of coal ash with the ready-mixed concrete is preferably 5 to 30% by mass, more preferably 10 to 20% by mass in the internal split method. When the amount of coal ash mixed with the ready-mixed concrete is less than 5% by mass, the effect of adding the coal ash is reduced, the compressive strength of the concrete is lowered, and the concrete tends to be easily cracked. When the miscibility of coal ash with the ready-mixed concrete exceeds 30% by mass, the fluidity of the ready-mixed concrete increases, but the progress of neutralization of the concrete becomes rapid, so that the long-term strength tends to decrease.
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれに限定されない。 Hereinafter, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
[未燃炭素残留量の測定方法]
石炭灰に残留して含まれる未燃炭素の量は、石炭灰の強熱減量を測定することによって算出できる。石炭灰の強熱減量は、JIS A 6201:1999に規定の方法により測定することができる。
[Measurement method of unburned carbon residual amount]
The amount of unburned carbon remaining in the coal ash can be calculated by measuring the ignition loss of the coal ash. The ignition loss of coal ash can be measured by the method specified in JIS A 6201: 1999.
強熱減量の試験では、試料となる石炭灰約1gをJIS R 1301に規定するるつぼ(容量15ml)に0.1mgまで正しく量り採り、950〜1000℃に調節した電気炉で15分強熱し、デシケータ中で放冷した後、質量を量り、さらに15分ずつ強熱を繰り返す。恒量になったときの減量を試料の質量で除したものの百分率から湿分を差し引いたものが強熱減量となる。
In the ignition loss test, about 1 g of coal ash as a sample was correctly weighed up to 0.1 mg in a crucible (
湿分の試験では、試料となるフィルタープレス後の石炭灰約50gをビーカー(100ml)に0.1mgまで正しく量り採り、110℃に調整した電気炉で24時間以上乾燥し、デシケータ中で放冷した後、質量を量り採った。乾燥前後の質量の差分を乾燥前の質量で除したものの百分率が湿分となる。 In the wet content test, about 50 g of coal ash after filter pressing as a sample is correctly weighed to 0.1 mg in a beaker (100 ml), dried in an electric furnace adjusted to 110 ° C for 24 hours or more, and allowed to cool in a desiccator. After that, the mass was weighed. The percentage of the mass obtained by dividing the difference in mass before and after drying by the mass before drying is the moisture content.
[分離装置]
下記の実施例で用いた分離装置は、図1に記載のような分離装置1である。分離装置1は、石炭灰に含まれる未燃炭素を石炭灰と未燃炭素とに分離する分離槽2を備える。分離槽2には、水供給手段3の水供給口7が設けられている。そして、マイクロバブルを供給するためのマイクロバブルジェネレーター4が、水供給手段3の水供給ポンプに組み込まれている。また、分離槽2には、水供給口7よりも高い位置に、石炭灰スラリーを供給するための石炭灰供給手段5の石炭灰供給口8が設けられている。分離槽2の下部は、下方に向けて窄んだ側部6を有する円錐台形となる部分を備え、水供給手段3の水供給口7の近傍は、分離槽2の下部の円錐台形となる側部6の周に対して接線方向となるように設けられている。石炭灰供給手段5の石炭灰供給口8の近傍は、分離槽2の円筒部の周に対して接線方向に設けられており、水平断面に対して5°程度上向きになるように設けられている。また、水供給手段3の水供給口7の近傍と、石炭灰供給手段5の石炭灰供給口8の近傍とは、互いの水流によって同じ向きの旋回流が生じる向きに設けられている。
[Separator]
The separation device used in the following examples is the
また、分離槽2の円錐台形となる部分より上方の円筒部において、前記円筒部の高さと前記円筒部の直径の比率(円筒高さ/円筒直径)は60/44である。加えて、円錐台形の窄まった側を延伸して形成される円錐形状を想定した場合に、該円錐の高さと、該円錐の底面の直径との比率(円錐高さ/円筒直径)は38/44となっている。また、水供給口7の中心を含む分離槽2の水平断面から石炭灰供給口8の中心を含む分離槽2の水平断面までの距離と、分離槽2の円錐台形となる部分より上方の円筒部の直径との比率(断面距離/円筒直径)は31/44である。
Further, in the cylindrical portion above the conical trapezoidal portion of the
(実施例1)
石炭火力発電所から採取された石炭灰(未燃炭素残留量4.8質量%)5kg(1バッチ)と、予め水1220mlと灯油(コスモ石油株式会社製、比重0.8g/ml)20mlおよび食用油(菜種油および大豆油)(理研農産化工株式会社製、食用調合油、比重0.8g/ml)8.2mlをミキサー(松下電器産業株式会社製、National MX−V350)で乳化撹拌した混合物をアイリッヒミキサー(日本アイリッヒ株式会社製RV−02)の容器(パン)に充填した。パン駆動モーターの出力を0.88kw、回転数を66rpmとし、撹拌駆動モーターの出力を1.8kw、回転数を3470rpmとして、上記混合物を4分間強力に撹拌した。同様の処理をさらに1バッチに対して行い、石炭灰、水、灯油、および食用油を含む混合物を合計で約12.5kg得た。
(Example 1)
Coal ash (residual amount of unburned carbon 4.8% by mass) 5 kg (1 batch) collected from a coal-fired power plant, 1220 ml of water and kerosene (manufactured by Cosmo Oil Co., Ltd., specific gravity 0.8 g / ml) 20 ml and A mixture of 8.2 ml of cooking oil (rapeseed oil and soybean oil) (manufactured by RIKEN Agricultural Chemicals Co., Ltd., edible blended oil, specific gravity 0.8 g / ml) emulsified and stirred with a mixer (manufactured by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., National MX-V350). Was filled in a container (pan) of an Erich mixer (RV-02 manufactured by Japan Eirich Co., Ltd.). The output of the pan drive motor was 0.88 kW, the rotation speed was 66 rpm, the output of the stirring drive motor was 1.8 kW, the rotation speed was 3470 rpm, and the mixture was vigorously stirred for 4 minutes. A similar treatment was further performed on one batch to give a total of about 12.5 kg of a mixture containing coal ash, water, kerosene and cooking oil.
約12.5kgの石炭灰、水、灯油、および食用油を含む混合物をプラスチック製容器に入れ、12Lの水を加えた後にハンドミキサーを用いて約30秒間撹拌し、石炭灰が41質量%となる石炭灰スラリーを得た。 A mixture containing about 12.5 kg of coal ash, water, kerosene, and cooking oil was placed in a plastic container, 12 L of water was added, and then the mixture was stirred using a hand mixer for about 30 seconds to obtain 41% by mass of coal ash. A coal ash slurry was obtained.
マイクロバブルジェネレーター4(株式会社ニクニ製、MBG20N07CE−1BH)に2L/minの速度で空気を供給し、メジアン平均径が約20μmのマイクロバブルを発生させた。このマイクロバブルを含む水を約16L/minの速度で分離槽2の下部の水供給口7から供給した。分離槽2に約30Lの水が溜まった時に、プラスチック容器の中にある石炭灰スラリー24.5Lを約32L/minの流量で石炭灰供給口8から分離槽2内に供給した。石炭灰スラリーの供給終了後に、石炭灰供給手段5の内部に水を約2L流して残存物を流し出し、石炭灰供給手段5のバルブを閉じた。水供給口7からは連続して約16L/minの流量で水の供給を続け、分離槽2の内容物の容積が約100Lになった時点で、水の供給を止めると同時にマイクロバブルジェネレーター4の稼働も停止させた。分離槽2にマイクロバブルを含む水を供給し始めてから水の供給を停止するまでの時間(分離工程の時間)は、7分間であった。分離槽2の内容物中の石炭灰の濃度は9.5質量%となった。なお、約16L/minの速度で、石炭灰スラリー24.5Lとあわせて内容物の容積が100Lとなるまで、マイクロバブルを含む水を供給しているため、分離工程の時間は、計算上では約5分弱となる。このように、実際の分離工程の時間と、計算上の分離工程の時間に差異が発生した原因としては、水の分離槽2への供給スピードが水圧によって低下するためと推測される。
Air was supplied to the microbubble generator 4 (MBG20N07CE-1BH manufactured by Nikuni Co., Ltd.) at a speed of 2 L / min to generate microbubbles having an average median diameter of about 20 μm. Water containing the microbubbles was supplied from the
水の供給を停止させてから、分離槽2の内容物を5分間静置した。静置された内容物は、油を吸着した未燃炭素を含む軽層と、水と石炭灰とを含む重層とに分離されていた。分離槽2の下部に堆積した石炭灰は、分離槽2の下部に装着してあるボールバルブを開いて、分離槽2の下部の排出口9から回収した。さらに、分離槽2の下部から水を除去した後、分離槽2の上部に溜まっていた軽層を、分離槽2の下部から別の回収容器に落とし込んで回収した。
After stopping the supply of water, the contents of the
回収した軽層は、フィルタープレス装置(株式会社マキノ製 M8)を用いて水と未燃炭素とに分離した。回収した未燃炭素の含水率は約15%であった。回収した未燃炭素を乾燥機に入れ、110℃の雰囲気下で24時間乾燥させた。 The recovered light layer was separated into water and unburned carbon using a filter press device (M8 manufactured by Makino Co., Ltd.). The water content of the recovered unburned carbon was about 15%. The recovered unburned carbon was placed in a dryer and dried in an atmosphere of 110 ° C. for 24 hours.
重層は、フィルタープレス装置(株式会社牧野鉄工所製 FLP14)を用いて、水と洗浄された石炭灰とをそれぞれ分離した。分離した石炭灰の含水率は約16%であった。分離した石炭灰を乾燥機に入れ、110℃の雰囲気下で24時間乾燥させた。乾燥した石炭灰における未燃炭素の残留量は、0.30質量%であった。また、石炭灰の洗浄に用いた水のうち、約80%強の水が回収できた。 For the layers, water and washed coal ash were separated from each other using a filter press device (FLP14 manufactured by Makino Iron Works Co., Ltd.). The water content of the separated coal ash was about 16%. The separated coal ash was placed in a dryer and dried in an atmosphere of 110 ° C. for 24 hours. The residual amount of unburned carbon in the dried coal ash was 0.30% by mass. In addition, about 80% or more of the water used for washing the coal ash could be recovered.
(実施例2)
石炭灰供給手段5から石炭灰スラリーを供給する代わりに、分離槽2の上部から石炭灰スラリーを投入して、直ぐにハンドミキサーで約45秒間撹拌した以外は、実施例1と同様の方法で石炭灰を処理して、未燃炭素の残留量を測定した。石炭灰における未燃炭素の残留量は0.48質量%であった。
(Example 2)
Instead of supplying the coal ash slurry from the coal ash supply means 5, the coal ash slurry was charged from the upper part of the
実施例1〜2における混合物の組成と実験条件を表1にまとめて示す。なお、表中の分離工程の時間とは、分離槽に水を供給し始めてから水の供給を停止した時点までの時間を意味する。また、表中の石炭灰スラリーの供給角度において、「+」は、石炭灰スラリーの排出方向が、水平断面に対して上方を向く供給角度を表し、「−」は水平断面に対して下方を向く供給角度を表す。 The composition and experimental conditions of the mixture in Examples 1 and 2 are summarized in Table 1. The time of the separation step in the table means the time from the start of supplying water to the separation tank to the time when the supply of water is stopped. In the supply angle of the coal ash slurry in the table, "+" indicates a supply angle in which the discharge direction of the coal ash slurry faces upward with respect to the horizontal cross section, and "-" indicates a downward direction with respect to the horizontal cross section. Represents the facing supply angle.
実施例1と実施例2を比較すると、石炭灰スラリーの供給方法が異なる。石炭灰スラリーを石炭灰供給手段5によって約32L/minの速度で供給した実施例1では、処理後の未燃炭素の残留量が0.30質量%となった。一方で、石炭灰スラリーを分離槽2の上部から一度に供給した実施例2では、処理後の未燃炭素の残留量が0.48質量%となった。すなわち、実施例1と実施例2の比較から、石炭灰スラリーを石炭灰供給手段5によって約32L/minの速度で供給する方が、石炭灰スラリーを分離槽2の上部から一度に投入するよりも、未燃炭素の残留量を効果的に低減できることがわかる。
Comparing Example 1 and Example 2, the method of supplying the coal ash slurry is different. In Example 1 in which the coal ash slurry was supplied by the coal ash supply means 5 at a rate of about 32 L / min, the residual amount of unburned carbon after the treatment was 0.30% by mass. On the other hand, in Example 2 in which the coal ash slurry was supplied from the upper part of the
次に、比較例について説明する。下記の比較例で用いた分離装置は、図4に示すような分離装置である。図4に記載の分離装置30は、混合液中の石炭灰と未燃炭素とを分離可能である分離槽31を備える。また、分離装置30は、堆積した石炭灰を含む混合液を循環可能である石炭灰循環路41を備える。石炭灰循環路41は、分離槽31の下部に設けられた石炭灰吸入口42と、分離槽31の上部に設けられた石炭灰吐出口43とを繋ぐ流路として形成されている。さらに、分離装置30は、水を含む混合液を循環可能である水循環路51を備える。水循環路51は、分離槽31の上部に設けられた水吸入口52と、分離槽31の下部に設けられた水吐出口53とを繋ぐ流路として形成されている。水循環路51には、気泡を分離槽31の下部から供給するマイクロバブルジェネレーター55が設けられている。分離槽31の下部は、下方に向けて窄んだ側部を有する円錐台形となる部分を備える。水吐出口53が、分離槽31の円錐台形の側部において、水循環路51の水吐出口53の近傍が側部の周に対して接線方向に向くように設けられている。加えて、石炭灰吸入口42の高さは、水吐出口53の高さ以下である。
Next, a comparative example will be described. The separation device used in the following comparative example is a separation device as shown in FIG. The
また、分離装置31では、分離槽31の円錐台形となる部分より上方の円筒部において、前記円筒部の高さと前記円筒部の直径の比率(円筒高さ/円筒直径)が60/44となっている。加えて、円錐台形の窄まった側を延伸して形成される円錐形状を想定した場合に、該円錐の高さと、該円錐の底面の直径との比率(円錐高さ/円筒直径)が38/44となっている。また、水吐出口53の中心を含む分離槽31の水平断面から石炭灰吸入口42の中心を含む分離槽31の水平断面までの距離と、分離槽31の円錐台形となる部分より上方の円筒部の直径との比率(断面距離/円筒直径)は27/44である。加えて、石炭灰吐出口43の高さが、水吸入口52の高さよりも高い位置に設けられている。また、石炭灰循環路41における石炭灰吐出口43の近傍が、分離槽31の側面に対して垂直な向きとなるように設けられている。
Further, in the
(比較例1)
石炭火力発電所から採取された石炭灰(未燃炭素残留量13.2質量%)5kg(1バッチ)と、予め水750mlと灯油(コスモ石油株式会社製、比重0.8g/ml)75mlおよび食用油(菜種油および大豆油)(理研農産化工株式会社製、食用調合油、比重0.8g/ml)6.5mlをミキサー(松下電器産業株式会社製、National MX−V350)で乳化撹拌した混合物をアイリッヒミキサー(日本アイリッヒ株式会社製RV−02)の容器(パン)に充填した。パン駆動モーターの出力を0.88kw、回転数を66rpmとし、撹拌駆動モーターの出力を1.8kw、回転数を3470rpmとして、上記混合物を4分間強力に撹拌した。同様の処理をさらに1バッチに対して行い、石炭灰、水、灯油、および食用油を含む混合物を合計で約11.6kg得た。
(Comparative Example 1)
5 kg (1 batch) of coal ash (residual amount of unburned carbon 13.2% by mass) collected from a coal-fired power plant, 750 ml of water, 75 ml of kerosene (manufactured by Cosmo Oil Co., Ltd., specific gravity 0.8 g / ml) and 75 ml in advance. A mixture of 6.5 ml of cooking oil (rapeseed oil and soybean oil) (manufactured by RIKEN Agricultural Chemicals Co., Ltd., edible blended oil, specific gravity 0.8 g / ml) emulsified and stirred with a mixer (manufactured by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., National MX-V350). Was filled in a container (pan) of an Erich mixer (RV-02 manufactured by Japan Eirich Co., Ltd.). The output of the pan drive motor was 0.88 kW, the rotation speed was 66 rpm, the output of the stirring drive motor was 1.8 kW, the rotation speed was 3470 rpm, and the mixture was vigorously stirred for 4 minutes. A similar treatment was further performed on one batch to give a total of about 11.6 kg of the mixture containing coal ash, water, kerosene and cooking oil.
分離装置の分離槽に約100Lの水を溜め、水循環ポンプ54を稼働させた。水循環路51における1分間の流量が18.3L/min(分離槽31内の混合液の0.18倍)となるように水循環ポンプ54の圧力を調節した。さらに、マイクロバブルジェネレーター55(株式会社ニクニ製、MBG20N07CE−1BH)によって発生させた気泡径約20μmの気泡を、2L/minの速度で水循環路51から分離槽31内に吹き込んだ。
About 100 L of water was stored in the separation tank of the separation device, and the
石炭灰循環ポンプ44を稼働させ、石炭灰循環路41に1分間の流量が30L/min(分離槽31内の混合液の0.3倍)となるように水を循環させた。次いで、分離槽31の上部からアイリッヒミキサーで撹拌した灯油・水・食用油を含む石炭灰の混合物を投入して、石炭灰が約10質量%となる石炭灰スラリーとした。石炭灰循環ポンプ44によって水とともに石炭灰を上記の流量で循環させ、上記石炭灰スラリーを緩やかに7.5分間撹拌した。上記撹拌の後、石炭灰循環ポンプ44の稼働を停止させ、さらに、その7.5分後に水循環ポンプ54の稼働も停止させた。分離槽31に石炭灰を供給してから、水循環ポンプ54を停止させて水の供給を停止した時点までの時間(分離工程の時間)は、15分間であった。また、石炭灰循環ポンプ44の稼働時間は7.5分間であった。
The coal
水循環ポンプ54の稼働を停止させた後、分離槽31の内容物を5分間静置した。静置された内容物は、油を吸着した未燃炭素を含む軽層と、水と石炭灰とを含む重層とに分離されていた。分離槽31の下部に堆積した石炭灰は、分離槽31の下部に装着してあるボールバルブ32を開いて、分離槽31の下部から回収した。さらに、分離槽31の下部から水を除去した後、分離槽31の上部に溜まっていた軽層を、分離槽31の下部から別の回収容器に落とし込んで回収した。
After stopping the operation of the
回収した重層は、フィルタープレス装置(株式会社牧野鉄工所製 FLP14)を用いて、水と洗浄された石炭灰とにそれぞれ分離した。分離時の含水率は約16%であった。分離した石炭灰を乾燥機に入れ、110℃の温風で24時間乾燥させた。乾燥した石炭灰における未燃炭素の残留量は、0.69質量%であった。 The recovered layers were separated into water and washed coal ash using a filter press device (FLP14 manufactured by Makino Iron Works Co., Ltd.). The water content at the time of separation was about 16%. The separated coal ash was placed in a dryer and dried with warm air at 110 ° C. for 24 hours. The residual amount of unburned carbon in the dried coal ash was 0.69% by mass.
回収した軽層は、フィルタープレス装置(株式会社マキノ製 M8)を用いて水と未燃炭素とに分離した。分離した未燃炭素の含水率は約15%であった。分離した未燃炭素を乾燥機に入れ、110℃の雰囲気下で24時間乾燥させた。
(比較例2)
石炭火力発電所から採取された石炭灰(未燃炭素残留量13.2質量%)5kg(1バッチ)と、予め水1000mlと灯油75mlおよび食用油6.5mlをミキサーで乳化撹拌した混合液をアイリッヒミキサーの容器(パン)に充填した以外は、実施例1と同様の方法で混合物を得た。この混合物を、比較例1と同様の方法で、石炭灰を処理して、未燃炭素の残留量を測定した。石炭灰における未燃炭素の残留量は0.54質量%であった。
The recovered light layer was separated into water and unburned carbon using a filter press device (M8 manufactured by Makino Co., Ltd.). The moisture content of the separated unburned carbon was about 15%. The separated unburned carbon was placed in a dryer and dried in an atmosphere of 110 ° C. for 24 hours.
(Comparative Example 2)
A mixture of 5 kg (1 batch) of coal ash (residual amount of unburned carbon 13.2% by mass) collected from a coal-fired power plant and 1000 ml of water, 75 ml of kerosene and 6.5 ml of edible oil was emulsified and stirred with a mixer in advance. A mixture was obtained in the same manner as in Example 1 except that the container (pan) of the Erich mixer was filled. This mixture was treated with coal ash in the same manner as in Comparative Example 1 and the residual amount of unburned carbon was measured. The residual amount of unburned carbon in the coal ash was 0.54% by mass.
(実施例3)
石炭火力発電所から採取された石炭灰(未燃炭素残留量13.2質量%)5kgと、予め水1,000mlと灯油75mlおよび食用油6.25mlをミキサーで乳化撹拌した混合物をアイリッヒミキサーの容器(パン)に充填して撹拌した混合物を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で、石炭灰を処理して、未燃炭素の残留量を測定した。石炭灰における未燃炭素の残留量は0.50質量%であった。
(Example 3)
Eich mixer is a mixture of 5 kg of coal ash (residual carbon residue 13.2% by mass) collected from a coal-fired power plant, 1,000 ml of water, 75 ml of kerosene and 6.25 ml of edible oil that have been emulsified and stirred with a mixer. Coal ash was treated in the same manner as in Example 1 except that the mixture was filled in the container (pan) and stirred, and the residual amount of unburned carbon was measured. The residual amount of unburned carbon in the coal ash was 0.50% by mass.
比較例1〜2および実施例3における混合物の組成と実験条件を表2にまとめて示す。 Table 2 summarizes the composition and experimental conditions of the mixtures in Comparative Examples 1 and 2 and Example 3.
実施例3と比較例2を比較すると、分離に用いた分離装置が異なる。図1に記載の分離装置1を用いた実施例3では、処理後の未燃炭素の残留量を0.50質量%とするために、分離工程に7分間を要したのに対し、図4に記載の分離装置30を用いた比較例2では、処理後の未燃炭素の残留量が0.54質量%とするために、分離工程に15分間を要した。すなわち、実施例3と比較例2の比較から、分離装置1を用いた場合は、分離装置30を用いた場合と比較して、約半分の時間で未燃炭素の残留量を低減できるようになったことがわかる。これは、分離装置30では、石炭灰循環ポンプ44によって、未燃炭素が微細化されたり、拡散されたりする結果、未燃炭素の分離に時間を要してしまうのに対し、分離装置1では、そのようなデメリットが生じないためであると考えられる。
Comparing Example 3 and Comparative Example 2, the separation device used for separation is different. In Example 3 using the
実施例3と比較例1を比較すると、分離に用いた分離装置と、撹拌工程に用いた水の量が異なる。撹拌工程に用いた水の量は、実施例3では2000mlであるのに対し、比較例1では1500mlである。つまり、実施例3よりも比較例1の方が、撹拌の際に石炭灰に対して大きなシェアがかかっている。それにもかかわらず、実施例3では処理後の未燃炭素の残留量が0.50質量%となり、比較例1では処理後の未燃炭素の残留量が0.69質量%となっている。さらに、実施例3では、分離工程の時間が7分間で済んでいるのに対し、比較例1では、分離工程に15分間を要している。すなわち、実施例3と比較例1の比較から、図1に記載の分離装置1を用いた場合は、図4に記載の分離装置30を用いた場合と比較して、石炭灰に対して大きなシェアをかけなくても、約半分の時間で未燃炭素の残留量をより低減できることがわかる。
Comparing Example 3 and Comparative Example 1, the separation device used for the separation and the amount of water used in the stirring step are different. The amount of water used in the stirring step is 2000 ml in Example 3, whereas it is 1500 ml in Comparative Example 1. That is, Comparative Example 1 has a larger share of coal ash during stirring than Example 3. Nevertheless, in Example 3, the residual amount of unburned carbon after the treatment was 0.50% by mass, and in Comparative Example 1, the residual amount of unburned carbon after the treatment was 0.69% by mass. Further, in Example 3, the separation step takes only 7 minutes, whereas in Comparative Example 1, the separation step takes 15 minutes. That is, from the comparison between Example 3 and Comparative Example 1, the case where the
なお、比較例1と比較例2を比較すると、撹拌工程に用いた水の量が異なる。撹拌工程に用いた水の量が少ない比較例1では、分離装置30の分離槽21に石炭灰の混合物を投入した際に、石炭灰が沈殿しにくく、石炭灰が液面に浮きやすかった。一方、比較例2は、比較例1よりも工程に用いた水の量が多かったため、石炭灰が沈殿しやすかった。その結果、比較例1より比較例2の方が、未燃炭素の残留量が低減されたと考えられる。
Comparing Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the amount of water used in the stirring step is different. In Comparative Example 1 in which the amount of water used in the stirring step was small, when the mixture of coal ash was put into the
(実施例4)
石炭火力発電所から採取された石炭灰(未燃炭素残留量8.3質量%)5kgと、予め水1,250mlと灯油50mlおよび食用油6.25mlをミキサーで乳化撹拌した混合物をアイリッヒミキサーの容器(パン)に充填して撹拌した混合物を用いたこと、静置時間を10分とした以外は、実施例1と同様の方法で、石炭灰を処理して、未燃炭素の残留量を測定した。石炭灰における未燃炭素の残留量は0.28質量%であった。回収した重層の乾燥重量は7.5kgであった。
(Example 4)
Eich mixer is a mixture of 5 kg of coal ash (residual carbon residue of 8.3%) collected from a coal-fired power plant, 1,250 ml of water, 50 ml of kerosene and 6.25 ml of edible oil mixed in advance with a mixer. Coal ash was treated in the same manner as in Example 1 except that the mixture was filled in the container (pan) and stirred, and the standing time was set to 10 minutes, and the residual amount of unburned carbon was treated. Was measured. The residual amount of unburned carbon in the coal ash was 0.28% by mass. The dry weight of the recovered layer was 7.5 kg.
(実施例5)
分離装置1の石炭灰供給手段5を、石炭灰スラリーの排出方向が、水平断面に対して45°下方に向くような供給角度に接続・固定した以外は、実施例4と同様の方法で、石炭灰を処理して、未燃炭素の残留量を測定した。石炭灰における未燃炭素の残留量は0.22質量%であった。回収した重層の乾燥重量は7.8kgであった。
(Example 5)
The coal ash supply means 5 of the
(実施例6)
分離装置1の石炭灰供給手段5を、石炭灰スラリーの排出方向が、水平断面に対して30°上方に向くような供給角度に接続・固定した以外は、実施例4と同様の方法で、石炭灰を処理して、未燃炭素の残留量を測定した。重層中の石炭灰における未燃炭素の残留量は0.21質量%で、乾燥重量は7.8kgであった(1次回収物とする)。また、軽層の乾燥重量は2.1kgであった(2次回収物とする)。さらに、石炭灰供給手段5の内部に残存した重層を回収し、乾燥重量を測定すると0.1kgであった(3次回収物とする)。1次回収物、2次回収物、および3次回収物の重量を合計すると10kgとなり、投入した石炭灰のほぼ全てが回収されていた。
(Example 6)
The coal ash supply means 5 of the
(比較例3)
石炭火力発電所から採取された石炭灰(未燃炭素残留量8.3質量%)5kg(1バッチ)と、予め水1250mlと灯油50mlおよび食用油6.5mlをミキサーで乳化撹拌した混合液をアイリッヒミキサーの容器(パン)に充填した以外は、実施例1と同様の方法で混合物を得た。この混合物を、石炭灰循環ポンプ44の稼働時間を6.5分間、水循環ポンプ54の稼働時間を13分間、静置時間を10分間とした以外は、比較例1と同様の方法で、石炭灰を処理して、未燃炭素の残留量を測定した。石炭灰における未燃炭素の残留量は0.50質量%で、乾燥重量は6、3kgであった(1次回収物とする)。また、軽層の乾燥重量は1.8kgであった(2次回収物とする)。さらに、石炭灰循環路41および水循環路51の内部に残存した重層を回収したところ、強熱減量は、0.90質量%であり、乾燥重量は1.9kgであった(3次回収物とする)。1次回収物、2次回収物、および3次回収物の重量を合計すると10kgとなり、投入した石炭灰のほぼ全てが回収されていた。1次回収物と3次回収物を混合すると、重量は8.2kg、強熱減量は計算上0.59質量%となり、重層の強熱減量が悪化していた。
(Comparative Example 3)
A mixture of 5 kg (1 batch) of coal ash (unburned carbon residual amount 8.3% by mass) collected from a coal-fired power plant and 1250 ml of water, 50 ml of kerosene and 6.5 ml of edible oil previously emulsified and stirred with a mixer. A mixture was obtained in the same manner as in Example 1 except that the container (pan) of the Erich mixer was filled. This mixture was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the operating time of the coal
実施例4〜6および比較例3における混合物の組成と実験条件を表3にまとめて示す。なお、表中の比較例3においては、処理後の未燃炭素残留量として、1次回収物の強熱減量を記載している(上記比較例1および比較例2においても同様である)。 The composition and experimental conditions of the mixtures in Examples 4 to 6 and Comparative Example 3 are summarized in Table 3. In Comparative Example 3 in the table, the ignition loss of the primary recovered product is described as the residual amount of unburned carbon after the treatment (the same applies to Comparative Example 1 and Comparative Example 2 above).
1 分離装置
2 分離槽
3 水供給手段
4 マイクロバブルジェネレーター
5 石炭灰供給手段
6 側部
7 水供給口
8 石炭灰供給口
9 排出口
11 水投入装置
12 油投入装置
13 油投入装置
14 乳化撹拌装置
15 石炭灰投入装置
16 石炭灰撹拌装置
17 スラリー化水投入装置
18 スラリー化容器
19 水供給装置
20 マイクロバブルジェネレーター
21 分離槽
22 重層用フィルタープレス機
23 乾燥コンベア
24 軽層用フィルタープレス機
25 水/油分離槽
30 分離装置
31 分離槽
32 ボールバルブ
41 石炭灰循環路
42 石炭灰吸入口
43 石炭灰吐出口
44 石炭灰循環ポンプ
51 水循環路
52 水吸入口
53 水吐出口
54 水循環ポンプ
55 マイクロバブルジェネレーター
1
Claims (10)
分離槽の下部に設けられた水供給口から分離槽内に新たな水を供給する水供給手段と、
分離槽の下部から分離槽内に気泡を供給する気泡供給手段とを備え、
分離槽が、水供給口の高さより高い位置から石炭灰を供給可能な態様に構成されており、
分離槽の下部が、下方に向けて窄んだ側部を構成し、
水供給口が上記側部に設けられ、
水供給手段の水供給口近傍が、上記側部の周に対する接線方向と略平行となるように設けられている、分離装置。 A separation tank that separates coal ash containing unburned carbon into unburned carbon and coal ash,
A water supply means for supplying new water into the separation tank from the water supply port provided at the bottom of the separation tank,
It is equipped with a bubble supply means that supplies bubbles into the separation tank from the bottom of the separation tank.
The separation tank is configured so that coal ash can be supplied from a position higher than the height of the water supply port .
The lower part of the separation tank constitutes a side that is narrowed downward,
A water supply port is provided on the above side,
A separation device provided so that the vicinity of the water supply port of the water supply means is substantially parallel to the tangential direction with respect to the circumference of the side portion.
石炭灰供給口が分離槽の側部に設けられ、A coal ash supply port is provided on the side of the separation tank,
石炭灰供給手段の石炭灰供給口近傍が、分離槽の側部の周に対する接線方向と略平行となるように設けられている、請求項1に記載の分離装置。The separation device according to claim 1, wherein the vicinity of the coal ash supply port of the coal ash supply means is provided so as to be substantially parallel to the tangential direction with respect to the circumference of the side portion of the separation tank.
石炭灰供給手段が、石炭灰と水とを含む石炭灰スラリーとして、石炭灰を供給するものであり、最終的に分離槽に投入される石炭灰スラリーと水の合計の容積X(L)に対して、石炭灰供給手段によって供給される石炭灰スラリーの流量を、X×9/100〜X×55/100(L/min)に調節する手段を備える、請求項1〜3のいずれかに記載の分離装置。 Equipped with a coal ash supply means that can supply coal ash from a position higher than the height of the water supply port,
The coal ash supply means supplies coal ash as a coal ash slurry containing coal ash and water, and finally to the total volume X (L) of the coal ash slurry and water to be charged into the separation tank. On the other hand, according to any one of claims 1 to 3, comprising means for adjusting the flow rate of the coal ash slurry supplied by the coal ash supply means to X × 9/100 to X × 55/100 (L / min). The separator described.
分離槽の下部に設けられた水供給口から分離槽内に新たな水を供給する水供給工程と、
分離槽の下部から分離槽内に気泡を供給する気泡供給工程と、
分離槽内に水供給工程と気泡供給工程により所定量の水および気泡が供給されている状態で、水供給口の高さより高い位置から、スラリー化工程により得られた石炭灰スラリーを、分離槽内に供給する石炭灰供給工程と、
石炭灰供給工程により分離槽内に供給された石炭灰スラリーを、水と石炭灰とを含む重層と、油を吸着した未燃炭素を含む軽層とに分離する分離工程と
を有する、
未燃炭素の残留量が低減された石炭灰を製造する、石炭灰の製造方法。 A slurrying step of adding water to a first mixture containing coal ash containing unburned carbon, water, and oil to form a coal ash slurry.
A water supply process that supplies new water into the separation tank from the water supply port provided at the bottom of the separation tank,
The bubble supply process that supplies bubbles into the separation tank from the bottom of the separation tank,
The water supplying step and the bubble supplying step in the separation tank in a state where water and air bubbles of a predetermined amount is supplied, from a higher than the height of the water supply opening position, the coal ash slurry obtained by slurrying step, separation tank The coal ash supply process to be supplied inside and
Coal ash slurry supplied to the separation tank by the coal ash supply step, a layer containing water and coal ash, and separation step of separating into a light layer containing unburned carbon adsorbed oil
Have,
A method for producing coal ash, which produces coal ash with a reduced residual amount of unburned carbon.
スラリー化工程の前に、第一混合物を撹拌する撹拌工程を有する、請求項5に記載の石炭灰の製造方法。 The first mixture contains 0.15-10% by weight of oil and has a solid content concentration of 65-90% by weight.
The method for producing coal ash according to claim 5, further comprising a stirring step of stirring the first mixture before the slurrying step.
石炭灰撹拌装置が、
未燃炭素を含む石炭灰と、水と油とを含む第二混合物を撹拌する撹拌手段
を備え、
スラリー化容器が、
撹拌手段により撹拌された第三混合物にさらに水を加えて、石炭灰スラリーを形成させるスラリー形成手段
を備え、
分離装置が、
スラリー形成手段により形成された石炭灰スラリーを、水および気泡が供給されている分離槽に投入して、水と石炭灰とを含む重層と、油を吸着した未燃炭素を含む軽層とに分離する分離手段
を備える、
石炭灰の洗浄システム。 A coal ash cleaning system equipped with a coal ash agitator, a slurrying container, and a separation device.
The coal ash agitator
And coal ash containing unburned carbon, water and oil and stirring means for stirring the including second mixture
Equipped with
The slurry container is
Slurry forming means for forming a coal ash slurry by further adding water to the third mixture stirred by the stirring means.
Equipped with
The separator is
The coal ash slurry formed by the slurry forming means is put into a separation tank to which water and bubbles are supplied, and formed into a layer containing water and coal ash and a light layer containing unburned carbon adsorbed with oil. Separation means to separate
To prepare
Coal ash cleaning system.
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